• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.375-381
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• 2017

최근, 친환경 콘크리트에 대한 관심의 증가로, 플라이애시, 고로슬래그 미분말 및 실리카 퓸 등의 산업부산물을 혼입한 콘크리트의 사용이 증가되고 있다. 특히 이 같은 산업부산물은 콘크리트 내의 철근부식 저항성을 증가시키고 염화물이온 침투를 감소시키는 것으로 잘 알려져 있다. 이 실험연구의 목적은 시멘트량의 약 50%를 플라이애시로 치환한 하이볼륨 플라이애시 콘크리트(HVFAC)의 철근부식 저항성 및 임계 염화물량을 평가하는 것이다. 이를 위하여 철근 상부를 노출시킨 원주형 공시체의 철근부식 개시 시기를 추정하기 위하여 자연전위 측정에 의한 철근부식 모니터링을 수행하였다. 결론적으로, HVFAC의 철근부식 개시 시기는 플레인 콘크리트보다 1.2~1.3배 증가하여 철근부식 저항성이 우수한 것으로 나타났고, 플레인 콘크리트 및 HVFAC의 임계 염화물량은 각각 $0.80{\sim}1.20kg/m^3$, $0.89{\sim}1.60kg/m^3$으로 나타나, HVFAC가 플레인 콘크리트보다 1.1~1.3배 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2014년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.146-147
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• 2014

In this study, as the resistance of the carbonation for high volume admixture incorporating concrete, coating effect of using refined cooking oil in the surface of high volume admixture incorporating concrete has been tested. The following results could be made as the conclusion. For the fresh concrete, the slump and air content has been identified as satisfying the target range. For the hardened concrete, comparing with specimen of Plain, specimen with coating showed better long age compressive strength. For the carbonation speed, the specimen of FA30 showed highest speed and the specimen of BS60 showed higher speed than specimen of Plain. For all the specimens coated with RCO, as the decrease of capillary pores inside the concrete, the carbonation speed has been obviously decreased and with even better effect than using PEP coating. It could be identified that specimens with coating by RCO showed good effect on refrain the speed of carbonation.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.102-109
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• 2011

본 연구에서는 산업부산물로서 재활용율이 낮은 바텀애쉬와 혼화재를 이용하는 에코개념의 터널 보수용 초속경 그라우트 모르타르 개발을 목적으로 실시공 환경조건의 온도하에서 초속경 그라우트 모르타르의 수밀성 및 내구특성에 대하여 검토하였다. 수밀성으로 투수량 및 물흡수계수는 석탄회를 이용하는 시리즈 II의 경우가 증가하는 것으로 나타났으며, 온도조건별로는 $20^{\circ}C$ 양생조건이 $5^{\circ}C$ 양생조건 보다 투수량이 적은 것으로 나타났다. 또한, 본 연구범위 모든 시료는 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르) 투수량 기준인 20g 이내를 만족하는 것으로 나타났다. 내구성으로 중성화 저항성은 고로슬래그 미분말로 치환 사용에 따른 단위시멘트량 감소로 약간 저하하는 것으로 나타났다. 또한, 내알칼리성 및 내산성 결과는 시리즈 I의 경우 수산화칼슘용액에 침지후의 압축강도가 침지전의 압축강도에 비해 저하하는 것으로 나타났다. 반면, 시리즈 II의 경우 강도저하가 미비한 것으로 나타났으며, $5^{\circ}C$ 양생조건의 경우 C 타입의 시멘트를 제외하고는 28일 재령의 압축강도와 동등한 값을 나타내어 고로슬래그 미분말 및 버텀애쉬를 치환 사용한 경우 내알칼리성 및 내산성이 큰 것 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권4호
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• pp.363-370
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• 2011

본 연구에서는 화력발전소에서 발생하는 폐기물인 리젝트 애시를 자원화하기 위하여 시멘트 혼합재로 사용하는 방안을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 포졸란 활성도 비교를 통하여 효율적인 리젝트애시의 분말도를 선정하였으며, 현재 널리 사용되고 있는 콘크리트용 혼합재인 플라이애시와 비교하였다. 고분말 리젝트애시와 플라이애시를 슬래그시멘트와 혼합하여 시멘트복합체를 제조하였으며, 제조한 시멘트복합체 및 고분말 리젝트애시의 성능 평가를 위하여 페이스트(응결, 유동성, 기기분석), 모르타르(압축강도) 실험을 실시하였다. 기기분석 결과 고분말 리젝트애시의 수화반응기구는 플라이애시와 유사하지만 미세조직이 치밀해지는 특성을 나타내었다. 물성 측정결과에서는 고분말 리젝트애시가 플라이애시와 비교하여 응결지연이 감소하고, 초기강도 및 장기강도에서 우수한 성능을 나타내었다. 따라서 리젝트애시의 분말도를 $6,000cm^2$/g 수준으로 상향시킨다면 시멘트 복합체에 활용하는 것이 가능하며, 시멘트 물성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.75-84
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• 2009

본 연구에서는 혼합 콘크리트의 염소이온 고정화 능력, 수화물의 부식 억제 능력(Buffering capacity) 및 모르타르 내 철근 부식 측정을 통하여 콘크리트 내 철근 부식의 임계 염소이온 농도를 도출하였다. 실험 시 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 30% 플라이애시(PFA), 60% 고로슬래그 미분말(GGBS), 10% 실리카퓸(SF)를 치환한 혼합 시멘트를 사용하였다. 염소이온 고정화는 수분추출방법을 이용하여 측정하였으며, 시멘트의 부식 억제 능력은 결합재에 따른 산에 대한 저항성 측정을 통해 평가하였다. 염소이온이 함유된 모르타르 내 철근 부식은 재령 28일에 선형 분극 방법을 이용하여 측정하였다. 실험 결과, 염소이온 고정화 능력은 결합재 내의 $C_{3}A$ 함유량과 물리적 흡착에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 염소이온 고정화 정도는60% GGBS > 30% PFA > OPC > 10% SF 의 순으로 나타났다. pH 감소에 따른 시멘트의 부식 억제 능력은 같은 pH 값에서 결합재의 종류에 따라 다양하게 나타났다. 부식전류가 $0.1-0.2{\mu}A/cm^{2}$에 이를 때 부식이 발생한다는 가정하에, 부식에 대한 임계 염소이온 농도에 대하여 OPC는 1.03, 30% PFA는 0.65, 60% GGBS는 0.45, 10% SF는 0.98%로 각각 계산되었다. 그에 비해 임계 염소이온 농도의 새로운 표현방법으로 제시한 [$Cl^{-}$]:[$H^{+}$] 몰 농도비의 단위로 계산하였을 때, 임계 염소이온 농도는 결합재에 관계없이 0.008-0.009로 도출되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.415-424
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• 2017

본 연구의 목적은 플라이애시 및 고로슬래그 미분말로 제조한 알칼리 활성화 결합재 모르타르의 황산염 저항성에 미치는 마그네슘(Magnesium, $Mg^{2+}$) 및 황산(Sulfate, ${SO_4}^{2-}$) 이온의 영향을 확인하는 것이다. 이를 위하여 고로슬래그 미분말 치환율을 30%, 50% 및 100%, $SiO_2$와 $Na_2O$의 몰 비($SiO_2/Na_2O$ molar ratio, Ms)를 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정한 시험체를 제작하였다. 그리고 $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$의 영향을 확인하기 위하여 $Mg^{2+}$ 단독(10% $Mg(NO_3)_2$), ${SO_4}^{2-}$ 단독(10% $Na_2SO_4$), $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$ 복합(10% [$MgCl_2+Na_2SO_4$], 10% [$Mg(NO_3)_2+Na_2SO_4$]) 및 $MgSO_4$ 수용액(10%, 5% 및 2.5% $MgSO_4$)의 조건에서 압축강도, 길이변화, 질량변화 및 X선 회절 분석을 실시하였다. 그 결과, $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$가 공존하는 경우에만 황산염 침식에 의한 강도저하 및 팽창 등이 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 $Mg^{2+}$이 규산칼슘 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)을 분해하여 $Ca^{2+}$이 용출되고, 용출된 $Ca^{2+}$과 ${SO_4}^{2-}$가 결합하여 석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$, Gypsum)를 생성하고, $Mg^{2+}$과 OH가 결합하여 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, $Mg(OH)_2$, Brucite)을 생성하는 것에 기인하는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.136-143
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• 2016

염해에 의한 철근콘크리트 구조물의 내구수명을 평가하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 가장 확실한 방법은 염해환경에 노출된 시편에 대한 철근 부식시험을 시행하는 것이다. 그러나 이러한 방법은 장기간이 소요된다는 단점이 있으며 이를 보완한 촉진부식시험 결과는 장기시험과의 상관성이 규명되지 않아 적용에 한계가 따른다. 따라서 본 연구에서는 부식촉진시험과 장기폭로시험간의 상관성을 분석하는 것을 연구의 목표로 한다. 부식속도가 가장 빠른 간만대 환경을 모사한 최적 건습반복시험방법을 찾고 해양환경폭로시험장의 간만대에 장기간 노출된 시편의 철근부식모니터링 시험결과와의 비교를 통해 촉진부식시험과 장기폭로시험간의 상관계수를 도출하였다. 또한 재료의 배합별 특성을 파악하기 위해 물,결합재비 60%를 기준으로 플라이애시를 20% 치환한 배합과 고로슬래그 미분말을 30% 치환한 배합을 비교하였으며, 물-결합재비가 35%인 고강도 배합에 대해서도 시험을 실시하였다. 반전지전위법에 의한 부식 모니터링 결과 일정기간의 건조와 습윤의 반복 조건보다는 염수를 시편 상부에 침지시켜 염수 및 산소의 공급이 계속되는 염수 ponding 시험법이 24~36% 정도 부식을 촉진시키는 것으로 나타났다. 각 배합별로는 모든 시험법에서 OPC60, FA, BS, OPC35 순으로 부식이 발생하였다. 간만대의 장기폭로시험과의 상관성 분석 결과 건습반복 부식촉진시험의 경우 4.23~5.52의 상관계수를 가지고 있었으며, 염수 ponding 시험법의 경우 6.54~7.82의 상관계수를 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권8호
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• pp.804-810
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• 2003

건설폐기물 중 폐콘크리트를 40$0^{\circ}C$로 가열한 후 ball mill로 분쇄하여 재생골재를 생산할 때 발생된 미분말을 보통 포틀랜드 시멘트의 SiO$_2$, CaO, A1$_2$O$_3$원에 대한 대체원료물질로서 활용하고자 하였다. 클링커를 제조하기 위한 주원료는 석회석, shale, 전로슬래그, fly ash를 이용하였고, modulus는 LSF:91.0, SM:2.60, IM:1.60로 고정한 후 shale에 대해 미분말을 25, 50, 15, 100%까지 치환하여 클링커를 제조하였다. 클링커의 주요생성광물은 1,45$0^{\circ}C$에서 OPC와 같은 광물상인 $C_3$S, $\beta$-C$_2$S, $C_3$A, $C_4$AF 상으로 나타났다. 조합원료의 반응성을 비교하기 위해 시차열분석을 실시하고, 소성성지수를 구한 결과, 클링커의 광물상 생성온도는 plain과 유사했으며, 소성성지수는 48.6-51.4 정도로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.82-93
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• 2024

시멘트 산업은 클링커 생산 과정에서 약 60 % 이상의 CO₂가 발생하며 이러한 많은 양의 CO₂를 효율적으로 저감 시키기 위해 범세계적으로 시멘트 대체 재료가 활용되고 있다. 대표적으로 활용되는 시멘트 대체 재료는 고로슬래그와 플라이애시가 있으며, 이들은 시멘트 산업을 비롯한 콘크리트용 혼화재료, 지반 고화재 등 다양한 산업에서도 활용되고 있다. 하지만, 각 산업의 탄소중립 전략에 따라 향후 이들의 가용성은 낮아질 것으로 전망되고 있기 때문에 시멘트 산업의 보통포틀랜드시멘트 혼합재 함량 증대 목표를 달성하기 위해서는 새로운 시멘트 대체 재료를 활용해야 한다. 석회석은 이미 시멘트 산업에서 다량 보유하고 있는 재료로 가용성 측면에서 장점이 있으며 분쇄효율이 높아, 해외 선진국에서는 이미 포틀랜드 석회석 시멘트를 표준으로 제정하여 상용화하고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구에서는 국내 PLC의 활용 가능성을 평가하기 위해 석회석의 분말도와 치환율이 시멘트의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 탄소중립 관점에서 CO₂ 배출량을 분석하여 시멘트의 환경 영향 평가를 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.47-56
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• 2020

콘크리트 구조물의 주요 열화 현상 중 하나인 염해는 내부 보강재의 부식을 야기하여 최종적으로 구조적 문제를 야기한다. 본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비 (0.37, 0.42, 0.47) 및 GGBFS 치환률 (0 %, 30 %, 50 %)을 고려한 콘크리트를 대상으로 재령 1,095일에 촉진염화물 확산 시험을 수행하였다. Tang's method와 ASTM C 1202에 준하여 각 배합의 촉진 염화물 확산계수 및 통과 전하량을 평가하였으며 선행 연구의 이전재령일 시험결과와의 고찰을 통해 재령의 증가에 따라 변화하는 내구성능 거동을 고찰하였다. 재령일이 증가함에 따라 통과 전하량과 확산계수는 크게 감소하였으며, 특히 GGBFS를 혼입한 배합에서는 잠재 수경성에 의해 OPC 배합 대비 큰 폭의 감소가 나타났다. 또한 OPC 배합의 통과 전하량 평가 결과의 경우, 재령 1,095일에서도 "Moderate" 등급에 포함되는 배합이 존재하기 때문에 OPC를 단독으로 사용하는 경우 염해에 취약한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 촉진 염화물 확산계수 평가 결과를 기반으로 시간의존성지수를 도출하고 설계변수를 확률함수로 가정하여 결정론 및 확률론적 내구수명 해석을 수행하였다. 확률론적 내구수명 해석 시에는 MCS (Monte carlo Simulation)을 이용하여 내구성 파괴확률을 계산하여 내구수명을 도출하였다. 확률론적 내구수명은 결정론적 내구수명 대비 낮은 값을 나타내었는데 이는 목표 파괴 확률을 10 %로 매우 낮게 설정하였기 때문이다. 구조물의 용도에 적합한 목표 파괴확률을 설정하고 설계변수별로 적절한 변동성을 고려할 수 있다면 더욱 경제적인 설계가 가능해지리라 사료된다.