• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.85-93
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• 2011

본 연구에서는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시와 같은 광물질 혼화재를 사용한 친환경 고성능 3성분계 시멘트 콘크리트 교면 포장의 성능을 평가하기 위하여 실험을 하였다. 광물질 혼화재의 혼입률 변화에 따른 3성분계 시멘트 콘크리트의 최적배합을 찾기 위하여 압축강도 및 휨강도 시험을 하였으며 최적배합을 사용하여 내구성 시험인 염소이온 침투저항성, 동결융해, 박리 저항성, 균열 저항성 및 알칼리골재반응 시험으로 친환경 고성능 3성분계 시멘트 콘크리트 교면 표장의 내구성 평가 및 신 구 콘크리트의 부착력을 평가하기 위하여 부착강도 시험을 하였다. 시험결과, 시멘트 70%, 고로슬래그 미분말15% 및 플라이애시 15%의 배합 바인더에서 압축강도 및 휨강도가 우수하게 나타났으며 이를 최적배합으로 도출하였다. 실내 및 시험시공에서 최적 배합을 사용한 실험결과는 염소이온 침투 저항성, 동결융해 저항성, 표면박리 저항성, 알칼리골재 반응 억제 및 내마모성이 우수하게 나타났다. 또한, 특수 제작된 Polymer Cement Mortar(Brooming)를 사용한 신 구 콘크리트의 부착력에서도 우수한 성능을 나타냈다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.349-356
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• 2016

본 연구는 다양한 농도의 탄산나트륨($Na_2CO_3$)로 활성화된 대량치환슬래그 시멘트(HVSC)의 초기강도 향상에 관한 연구이다. 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)에 대해 고로슬래그 미분말(GGBFS)을 질량의 50에서 90% 치환하였고, 페이스트 믹싱전에 건조한 분말재료를 서로 섞어 두었다. $Na_2CO_3$는 전체 결합제(binder, OPC+GGBFS) 중량의 0, 2, 4, 6, 8 그리고 10%를 혼합하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.45로 일정하게 하였다. 압축강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 그리고 XRD를 초기재령(1일과 3일)에서 실시하였다. V5(50% OPC + 50% GGBFS), V6(40% OPC + 60% GGBFS) 그리고 V7(30% OPC + 70% GGBFS) 시험체에서는 6% $Na_2CO_3$에서, V8(20% OPC + 80% GGBFS)과 V9(10% OPC + 90% GGBFS) 시험체에서는 10% $Na_2CO_3$에서 최고강도가 나타났다. UPV와 흡수율은 압축강도 특성과 유사한 경향을 나타내었다. XRD 분석결과 수화반응생성물질은 CSH 그리고 calcite($CaCO_3$)가 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 HVSC 페이스트의 초기강도에는 $Na_2CO_3$의 혼합이 $Na_2CO_3$를 혼합하지 않은 경우와 비교하여 더 좋은 결과를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.299-308
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• 2016

본 연구에서는 플라이애시와 고로슬래그시멘트를 혼합한 결합재에 알칼리 활성화제와 해수 및 증류수를 사용하여 제작한 경화된 시편에 대해 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시와 고로슬래그시멘트의 결합재 혼합 중량비는 6:4, 7:3 및 8:2로 하였으며, 수산화나트륨과 규산나트륨을 결합재의 각각 5wt%로 하여 활성화제로 사용하였다. 재령 3, 7 및 28일에 대해 압축강도 및 흡수율을 측정하였으며, 재령 28일에 XRD, TGA 및 MIP 시험을 실시하였다. 배합수의 종류와 관계없이, 알칼리 활성화된 결합재는 고로슬래그시멘트 혼합비가 증가할수록 ettringite 및 C-S-H의 생성량이 많아졌으며, 또한 50 nm 보다 큰 공극들이 줄어듦에 따라 압축강도가 높아지는 결과를 보여주었다. 본 연구의 모든 배합에 대해서 공통적으로 확인된 반응생성물로는 C-S-H, $Ca(OH)_2$ 및 calcite인 것으로 나타났다. 해수를 사용한 시편들과 증류수를 사용한 시편들 내에 생성된 주요 반응생성물의 차이는 hydrocalumite인 것으로 나타났다. 각각의 결합재 혼합 중량비에 대해서 증류수 및 해수 사용에 따른 시편들의 압축강도에서는 배합수로 해수가 사용되더라도 증류수가 사용된 시편과 대체적으로 유사한 강도발현을 나타내었으며, 또한 재령에 따른 강도증진율이 증류수가 사용된 시편보다 뛰어난 경우도 확인되었다. 배합수로서의 해수 사용은 해수에 함유되어 있는 염화 이온(Cl-)이 결합되면서 생성된 hydrocalumite가 공극을 매우면서 시편 내의 총공극용적을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.446-453
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• 2016

이 연구에서는 고로슬래그를 혼입한 콘크리트를 사용하여 제작한 콘크리트 수로관의 구조성능을 파악하였다. 고로슬래그 혼입 콘크리트의 재료특성 실험과 고로슬래그 혼입 콘크리트 수로관의 구조거동실험을 수행하였다. 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 기본 바인더로 하여 고로슬래그 혼입량에 따른 콘크리트의 물성을 파악하였다. 콘크리트의 역학적 특성으로써 압축강도, 탄성계수 및 파괴계수를 측정하였다. 고로슬래그 혼입 콘크리트의 역학적 특성은 OPC 콘크리트의 역학적 특성과 거의 대등한 수준으로 나타난다. 또한 고로슬래그를 45%까지 혼입한 콘크리트의 구조 강도는 KS 기준의 강도 하한값보다 크게 나타난다. 연구결과는 고로슬래그 혼입 콘크리트를 사용한 수로관의 구조성능 평가의 유용한 연구자료로 활용될 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.276-283
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• 2016

레드머드는 보오크사이트 원광석에서 생산되는 알루미나의 선광과정에서 발생되는 무기질 부산물이다. 인 레드머드를 활용하고자 하는 연구가 국내에서 이루어지고 있다. 강알카리성의 레드머드를 건설산업용 촉진제로서 활용하고자 하는 연구로서 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트가 국내외적으로 발표되고 있다. 본 논문은 순환골재 대체율에 따른 알칼리활성화 슬래그-레드머드 건식 흙포장재의 최적함수율, 압축강도, 흡수율, 백화발생 특성에 대하여 비교 검토하였다. 그 결과 순환골재 대체율이 증가할수록 알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 최적 함수비, 물흡수계수, 백화면적은 증가하고 압축강도는 감소하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.145-150
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• 2011

전국적으로 토목 및 건축 구조물의 대단위 공사 및 정비 사업이 발족 및 추진되어 부재 크기가 큰 매스 콘크리트 구조물이 많이 건설되고 있다. 대규모 콘크리트 구조물의 콘크리트 매트릭스 내 높은 수화열 발생은 콘크리트의 품질 및 시공 기간을 좌우하는 가장 중요한 요인이 되고 있다. 이로 인해 발생되는 내부 균열이 콘크리트의 내구성, 수밀성 및 강도를 저하 시키게 된다. 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트와 산업부산물을 이용한 수화열을 저감시키는 방법으로 이 연구에서는 고로 슬래그 또는 플라이애쉬를 7단계로 치환한 2성 분계 결합재와 4단계로 치환한 3성 분계 결합재를 사용하였고, 혼화재의 치환율 변화가 재령에 따른 수화 발열량, 강도 및 SEM, XRD 등의 기초 물성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 플라이애쉬가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 플라이애쉬 함유량의 증가함에 따른 높은 수화열 저감 효과를 보여주며, 고로 슬래그가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 고로 슬래그 치환율이 증가함에 따라 감소하지만 수화열 감소 효과는 높은 치환율 대비 낮은 결과를 나타내었다. 3성 분계 결합재의 28일 누적 수화열의 경우 플라이애쉬 치환율이 높아짐에 따라 낮은 수화열 결과를 보여주며 특히 40% 플라이애쉬 및 30% 고로 슬래그 결합재는 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트 대비 50%의 저열 효과를 보여주었다. 연구 결과를 통해 수화열 발생이 낮고 시공 가능한 압축강도를 가진 벨라이트계 혼합 결합재를 사용하여 콘크리트 내 온도 상승이 감소된 것을 보여주었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 2013

최근 시멘트 생산 시에 발생하는 다량의 $CO_2$로 인한 환경문제가 심각한 실정이며, 이러한 환경문제를 해결하기 위해 고로슬래그 미분말과 같은 산업부산물을 시멘트 대체 재료로 사용한 알칼리 활성 슬래그 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. AAS 콘크리트는 상온에서 고강도 발현이 가능하지만 알칼리 반응으로 인한 빠른 응결시간과 유동성 손실로 인해 작업시간 확보에 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 알칼리 활성 콘크리트의 구조 부재 적용을 위한 기초 자료 확보를 위해 AAS 모르타르의 압축강도 및 유동 특성에 시멘트용 유동화제가 미치는 영향을 분석하였다. 물-결합재비(W/B)는 0.35로 고정하고 알칼리 활성화제로 수산화나트륨과 물유리를 사용하여 AAS 모르타르를 제조하였으며, 유동성 확보를 위해 4종의 유동화제인 나프탈렌(N), 리그닌(L), 멜라민(M), PC(P) 계를 각각 슬래그 질량대비 최대 2%까지 첨가하여 압축강도, 플로우, 초음파 속도를 측정하였다. 실험결과, 멜라민계 유동화제를 첨가한 경우 AAS 모르타르의 압축 강도 저하 현상 없이 유동성이 증진되는 것으로 나타났으며, 나프탈렌계와 PC계의 경우에는 유동성 개선효과가 미미한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.205-212
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• 2016

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS)의 구성성분이 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)에 미치는 영향에 관한 연구이다. 산화알루미늄($Al_2O_3$)을 고로슬래그 미분말 중량에 대해 2~16% 혼합하였다. 활성화제는 KOH를 사용하였고, 물-결합재 비는 0.5이다. 강도 향상은 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 수화반응의 향상으로 나타난다. 재령 28일에서 가장 높은 강도는 2M KOH + 16% $Al_2O_3$와 4M KOH + 16% $Al_2O_3$일 때이고 각각 30.8 MPa과 45.2 MPa이였다. 재령 28일에서 2M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 2M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 46% 향상되었다. 또한 4M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 4M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 44% 향상되었다. 결합재에서 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 모든 재령에서 강도가 증가하였다. AASC에서 초음파속도(UPV)는 강도와 유사한 경향을 나타내었지만 흡수율과 공극률은 $Al_2O_3$의 혼합률이 증가함에 따라 강도경향과 상반된 경향을 나타내었다. $Al_2O_3$ 혼합률이 높은 시험체에서 반응생성물질의 Al/Ca와 Al/Si가 증가하였다. SEM과 EDX 분석을 통해 $Al_2O_3$의 혼합은 더욱 치밀한 미세조직을 형성한 것을 확인하였다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.29-36
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• 2019

본 연구는 투수시험 실시 후 고로 슬래그 자극제로 $Na_2SO_4$를 첨가한 고로 슬래그 시멘트 페이스트 시편의 자기치유 특성으로서 충진율과 자기치유 생성물을 고찰하였다. 실시한 시편에 대해 충진율과 자기치유 생성물을 분석하였다. 자기치유 정도는 충진율로 평가하였으며 충진율은 객관성을 갖기 위해 BSE-DIP를 이용한 파노라마 분석법으로 실시하였다. 평균 충진율은 Top 부분은 평균 18%, Middle 부분은 평균 7%, Bottom 부분은 평균 5%로 시편의 윗부분에서 아래 부분으로 갈수록 충진율은 감소되는 경향을 나타냈다. 또한 구간별 최대 충진율은 44%이었고 최소 충진율은 3%이었다. 투수시험 후 잔존하는 자기치유생성물은 기본적으로 Ca 원소와 고로 슬래그에서 유래된 Al 원소를 다량 함유하고 있었으며 Si 원소는 균열 표면으로부터 가깝게 위치한 곳에 주로 존재하였다. 자기치유 생성물 중에서 가장 많이 존재하는 광물은 C-A-H로 68% 정도 존재하였다. $CaCO_3$는 13%, C-A-S-H는 8% 순으로 3가지 물질이 자기치유 생성물의 90% 정도를 차지하고 있었다. C-A-H는 주로 균열 표면에서 약간 떨어진 부분에서 존재하였으며 각진 형태 이거나 침상 형태의 형상을 나타냈다. C-A-S-H는 기존의 시편과 자연스럽게 이어지게 표면을 타고 생성되었으며 $CaCO_3$는 시편의 표면이나 균열의 내부 등 위치에 상관없이 전반적으로 보였다.