• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.117-125
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• 2017

플라이애시가 시멘트의 대체재로 사용되면서 플라이애시는 콘크리트의 특성변화에 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 보통 콘크리트와 플라이애시를 혼입한 콘크리트의 철근부식에 대한 저항성을 평가하였다. 부식속도가 가장 빠른 간만대 환경을 모사한 최적 건습반복시험방법을 찾고 해양환경폭로시험장의 간만대에 장기간 노출된 시편의 철근부식모니터링 시험결과와의 비교를 통해 FA 혼입에 따른 OPC 대비 부식 지연비를 도출하였다. 반전지전위법에 의한 부식 모니터링 결과 인공해수에 3일간 침지 후 4일간 건조의 반복 조건보다는 염수를 시편 상부에 침지시켜 염수 및 산소의 공급이 계속되는 염수 ponding 시험법이 부식을 촉진시키는 것으로 나타났다. 모든 시험법에서 OPC에 비해 FA의 철근 부식이 지연되었다. FA의 철근부식 지연비율은 재령이 증가할수록 증가하였으며 OPC 대비 최대 27%까지 철근부식이 지연되었다. 그 결과 플라이애시 콘크리트는 재령이 증가할수록 철근부식 저항성능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.57-65
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• 2013

정유산업의 발달로 인하여 탈황과정에서 대량 발생되는 부산물인 황은 연간 120만톤 이상 발생되고 있으나 그 활용처가 제한되어 있어 수요처확보가 요구되는 실정이다. 이러한 부생유황은 내구성이 우수한 재료로서 건설재료에 활용가능성이 높아 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 한편, 아스팔트 및 콘크리트 포장의 단점을 보완하고 장점을 강화시킨 반강성 포장의 적용이 증대되고 있으나 균열억제 등의 목적으로 사용되는 아크릴레이트의 높은 비용으로 경제성이 저하되어 대체 재료의 개발이 요구되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부생유황의 재활용 방안 제시와 sulfur polymer emulsion (SPE)을 혼입한 반강성 포장용 주입재의 공학적 성능검토 연구를 수행하였다. 평가 결과, 아크릴레이트를 SPE로 30%까지 대체한 주입재는 대체하지 않은 주입재에 비하여 우수한 유하시간과 강도특성을 나타내었다. 그러나 SPE 대체율이 50% 이상인 주입재는 오히려 성능이 떨어지는 경향을 나타내어 SPE의 적정 대체율은 30% 수준인 것으로 나타났다. SEM 분석을 이용하여 1종 보통포틀랜드시멘트 (OPC) 페이스트와 비교 연구를 수행한 결과, 초속경 시멘트를 사용한 주입재는 약 3시간의 재령에서 OPC의 7일 재령에 해당되는 수화 특성을 나타내었고 SPE의 혼입 여부와 상관없이 그 특성을 유지하는 것으로 나타났다. SPE를 30% 수준으로 대체한 주입재의 염해저항성은 OPC 수준에 해당되어 아크릴레이트만을 주입한 주입재에 비하여 월등히 우수한 성능을 보였다. 유하시간, 강도특성, 염해저항성 등을 모두 고려하여 볼 때, 이 연구의 범위에서는 SPE 대체율 30%가 적정 수준의 대체율인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.154-160
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• 2018

시멘트 산업은 탄소배출 감축을 위한 주요 산업분야로 고려되고 있으며, 콘크리트 분야에서 시멘트 사용량 저감을 위한 노력이 진행되고 있다. 이에 대한 노력의 일환으로 시멘트의 일부를 대체하여 사용할 수 있는 산업부산물을 다량으로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 산업부산물을 사용한 콘크리트는 내구성, 친환경성 및 경제성 등의 장점을 가지고 있으나, 응결시간 지연, 초기강도 저하 등의 문제점이 있다. 따라서 이 연구에서는 시멘트의 사용량을 줄이고 산업부산물인 플라이애시를 치환하여 사용하면서도 초기강도가 저하되는 문제점을 해결하는 것을 목표로 하였다. 이에 따라, 먼저 고분말도 시멘트 사용에 의한 수화반응 촉진으로 양생온도에 관계없이 모든 재령에서 강도가 증진되는 것을 확인하였다. 이어서 고분말도 시멘트에 플라이애시를 치환하여 강도발현 특성을 검토한 결과, 초기 재령에서도 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 동등 이상의 강도 발현이 가능하였다. 또한, 플라이애시를 30%까지 치환하여도 수직 수평부재 거푸집 해체 시기를 단축할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.28-36
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• 2019

순환골재는 다량의 부착모르타르를 포함하고 있어 콘크리트의 강도감소, 내구성 저하, 균열발생의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트(OPC)에 고로슬래그미분말(GGBFS)을 0 및 50% 대체한 순환 굵은골재 콘크리트의 역학적 특성 및 내구성에 대한 나일론섬유의 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 섬유보강 순환골재 콘크리트를 제조하기 위하여 섬유길이가 상이한 두 종류 나일론섬유를 0 및 $0.6kg/m^3$ 두 단계로 혼입하여 소정의 재령동안 수중양생하였다. 제조된 콘크리트의 압축 및 쪼갬 인장강도, 투수공극량 및 총통과전하량을 측정하여 섬유보강 부순골재 콘크리트의 성능과 비교, 고찰하였다. 또, 재령 28일 콘크리트를 대상으로 SEM 기법을 이용하여 미세조직구조를 관찰하였다. 실험결과에 따르면, 순환골재 콘크리트는 부순골재 콘크리트에 비하여 역학적 성능 및 내구성이 떨어지는 것을 확인하였으나, 나일론섬유를 혼입할 경우, 나일론 섬유의 가교작용으로 인하여 콘크리트의 성능을 개선시키는 것으로 나타났다. 특히, NF2(19 mm)를 사용한 콘크리트는 NF1(6 mm)을 사용한 콘크리트보다 역학적 성능이 다소 우수한 것으로 나타났으며, 이러한 경향은 RA 콘크리트에서 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.127-134
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• 2022

본 연구에서는 장기재령(4~6년)으로 양생된 플라이애시 콘크리트를 대상으로 촉진 염화물 이온 통과 시험을 수행하였다. 콘크리트 배합은 3수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47)와 2수준의 플라이애시 치환율(0, 30 %)을 가지고 있었으며, 시간 의존적으로 개선되는 통과 전하량을 정량적으로 분석하였다. 또한 실험결과를 GRU 알고리즘을 고려한 단별량 시계열 모델을 적용하여 학습하였으며, 그 예측값을 평가하였다. 통과전하량 실험 결과, 플라이애시 콘크리트는 물-결합재 비에 의한 통과 전하량의 변화가 재령이 증가함에 따라 점차 감소하였으며 OPC 콘크리트에 비하여 우수한 염해저항성을 나타내었다. 최종 평가일인 6년에서 플라이애시 콘크리트는 모든 물 결합재 비 조건에서 'Very low' 등급에 해당되는 통과 전하량이 평가되었지만, OPC 콘크리트의 경우 가장 높은 물-결합재 비를 갖는 조건에서 'Moderate' 등급을 나타내었다. 메인 알고리즘으로서 사용한 GRU 알고리즘은 시계열 데이터를 분석할 수 있고 연산 속도가 빠른 장점을 갖고 있다. 4개의 은닉층을 갖는 딥-러닝 모델이 고려되었으며 결과값은 실험값을 합리적으로 예측하고 있었다. 본 연구의 딥-러닝 모델은 단변량 시계열 특성만을 고려할 수 있는 한계점이 존재하지만 추가 연구를 통해 콘크리트의 강도 및 확산계수와 같은 다양한 특성을 고려할 수 있는 모델이 개발 중에 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.193-198
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• 2021

이 연구에서는 3D 프린팅 복합재료의 레올로지 특성과 출력 패턴에 따른 적층 시험체의 압축강도 특성을 평가하였다. 레올로지 측정결과, 압출 후 60분 후부터 급격한 재료 변화가 나타났으며, 배합직후 대비 1.4배 높은 항복응력과 14.94~25.62% 낮은 소성점도를 나타내었다. 실린더 몰드에 제작한 시험체와 적층 시험체의 압축강도를 비교하였으며, 적층 시험체의 출력패턴은 0°, 45°, 90°를 변수로 하였다. 재령 1~28일까지의 몰드 타설 시험체와 적층 시험체의 압축강도는 출력 패턴과 관계없이 유사한 성능을 나타내었다. 특히, 재령 28일에서는 모든 시험체의 초기 접선탄성계수와 최고 압축강도 및 최대 응력 시 변형률은 거의 동일하게 나타났다. X-ray CT분석을 통한 적층 시험체의 계면 분석결과, 압축강도 측정 후의 시험체의 적층 계면에서의 균열이 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 이는 적층 시험체 내의 각각의 계면이 일체화 거동을 한 것으로 판단할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.62-69
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• 2023

본 연구에서는 제강 슬래그 (fine steel slag aggregates, FSSAs) 혼입량에 따른 스마트 보수재료 (smart repair materials, SRMs)의 전기역학적 거동을 조사하였다. SRMs는 보수 품질을 스스로 진단하고 보수 부위의 손상을 자체적으로 감지할 수 있다. FSSAs는 SRMs에 모래 중량 대비 0% (FSSA00), 25% (FSSA25), 그리고 50% (FSSA50) 치환되어 혼입되었다. SRMs의 전기저항률은 일반적으로 압축 응력이 증가함에 따라 감소하였다: 재령 7시간 기준 FSSA25의 전기저항률은 압축 응력이 0에서 22.57 MPa로 증가함에 따라 78.16에서 63.68 kΩ-cm으로 감소하였다. FSSAs의 모래 중량 대비 치환율이 0%에서 25%로 증가함에 따라 재령 7시간 기준 응력 민감도 (stress sensitivity coefficient, SSC)는 매트릭스 내 부분적인 전도성 경로 수의 증가로 인해 0.471에서 0.828 %/MPa로 증가하였다. 하지만, 치환율이 50%까지 증가함에 따라 부분적인 전도성 경로들의 일부가 연속적인 전도성 경로로 변화하여 SSC는 0.828에서 0.649 %/MPa로 감소하였다. SRMs는 보수 부위의 전기저항률만을 측정하는 것으로 보수 품질을 진단하고 보수 부위의 추가 손상을 스스로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 구조물의 역학적 성능을 빠르게 회복시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.9-15
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• 2023

이 연구에서는 적층시험체 제작 방식에 따른 시멘트계 복합재료의 적층성능과 강도특성을 분석하였다. 레이어 높이에 따른 적층성능평가결과, 직선부과 곡선부에서 레이어 높이가 10 mm일 때 가장 높은 치수 안정성을 나타내었다. 몰드 타설 시험체와 Printing-Z 시험체의 재령 28일 압축강도는 동일한 압축강도 성능을 나타내었다. 반면, Printing-X 시험체의 재령 28일 압축강도는 71.72 MPa로 가장 낮았으며, 몰 드 제작 시험체와 Printing-Z시험체 대비 평균 8%가 낮은 압축강도를 나타내었다. 적층시험체의 쪼갬인장강도는 몰드 제작 시험체와 유사한 성능을 나타낼 수 있으나, 하중 가력방향에 대한 레이어의 방향과 시험체 내 레이어의 개수에 따라 10% 이상의 강도성능 저하현상이 나타날 수 있다. X-ray CT 분석을 통한 적층시험체의 계면 분석결과, 레이어의 계면을 따라 일정한 크기의 공극이 분포함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.35-42
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• 2024

이 연구에서는 기중 및 수중환경에서 출력한 3DP 콘크리트에 대하여 적층성능과 역학적 특성평가를 수행하였다. 적층성능은 굳지 않은 콘크리트에서의 Green strength test와 적층 직후와 1시간에서의 높이와 처짐량으로 평가하였다. 배합 30분 후 콘크리트 압축강도는 5.0 kPa이며, 3시간 후의 압축강도는 7.9 kPa로 초기 강도 대비 1.6배 높았다. 적층 부재의 총 높이는 출력환경과 관계없이 설계 높이를 만족하였다. 적층 1 시간 후의 기중과 수중환경에서의 처짐량은 각각 1 mm와 0.2mm로 수중환경에서 처짐량이 작게 발생하였다. 겉보기 밀도는 A-M>A-P>UW-P 시험체 순으로 나타났으며, 이는 적층 콘크리트 출력과정 중에 콘크리트와 함께 혼합된 공기의 양이 많고 수중출력 시에는 콘크리트 내부로 물이 침투되어 밀도가 낮아진 것으로 판단된다. UW-P/A-P의 압축강도 비는 재령 1일에서는 0.86이었지만, 재령 7일을 기점으로 수중 제작 콘크리트의 압축강도가 높게 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.973-976
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• 2008

염해환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 염소이온과 같은 유해이온이 외부로부터 콘크리트 중으로 침투, 확산하여 철근을 부식시킴으로써 구조물의 내구성을 크게 저하시키기 때문에 구조물의 내구성 평가 또는 설계시 중요한 고려사항이 된다. 현재 설계에서 사용되는 확산계수는 각 나라마다 제시된 근거가 다르므로, 직접 비교 검토하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 동일 환경조건에서 동일 배합의 콘크리트에 대한 수명예측 결과가 크게 상이한 결과를 초래하게 된다. 본 연구는 염해환경하 콘크리트의 염해 내구성능 품질관리를 적용하기 위해서 현장에서 적용할 수 외국에서 규격화된 시험방법들을 비교 검토하고 이들 시험 방법 가운데 품질관리에 적합한 시험방법을 선정하여 재령별 확산 특성과 침지 시험 결과를 비교하여 분석하였다. 슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 경우 침지시험(NT Build 443)과 촉진시험(NT Build 492)의 상관성을 분석한다면, 이들 토대로 콘크리트 배합의 품질관리 기준 확산계수를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.