• 콘크리트학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.141-148
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• 2017

본 연구는 PC부재의 공장생산에 있어서 여러 가지 증기양생 조건의 변수에 따른 고강도 콘크리트의 초기 압축강도 발현성상을 실험적으로 검증하고, 최적 양생조건을 확인하기 위한 것이다. 40 MPa 이상의 고강도 콘크리트 제조에는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 콘크리트의 배합조건은 물-시멘트비 3종류(W/C 25%, 35% 및 45%)를 대상으로 하였다. 본 연구의 증기양생 변수로 (1) 전치양생 시간 3종류, (2) 최고 양생온도 3종류, (3) 최고온도 유지시간 3종류, (4) 승온 및 강온양생 온도 1종류 등을 대상으로 재령별 압축강도 시험을 실시하였다. 또한, 증기양생 및 표준양생에 따른 재령별 강도발현을 비교하였다. 실험결과, (1) 전치양생은 콘크리트의 초기 응결시간 이상, (2) 최고 양생온도는 $55^{\circ}C$ 이하, (3) 최고온도 유지시간은 6시간 이하로 하는 것이 증기양생 고강도 콘크리트의 강도발현에 적합한 양생조건으로 나타났다. 또한, 재령 28일에서 증기양생과 표준양생의 압축강도 발현성상의 역전현상이 발생하였다. 따라서 이러한 양생조건으로 PC부재의 생산성 및 현장관리를 위한 기초자료로 제시하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.227-233
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• 2001

최근 비약적인 경제발전에 힘입어 장대교량, 항만, 댐, 도로, 원자력 발전소 등과 같은 대규모 기간구조물의 건설이 증가하고 있으며, 구조물은 대형화 혹은 고강도화되는 추세에 있다. 특히, 전술한 구조물을 매스콘크리트로 가설하게 되면 초기재령시에 수화열로 인한 균열이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 효율적인 매스콘크리트의 개발과 매스콘크리트 구조물의 설계기술 및 시공방법이 중요한 연구대상으로 등장하게 된다. 본 논문에서는 가로 52.6m, 세로 14.4m, 높이 8.5m의 기계기초 매스콘크리트의 시공에 적합한 온도관리기법을 다음과 같은 단계로 제안하고자 한다. 먼저 온도상승요인을 최소화하는 콘크리트의 배합비를 산정한다. 산정된 콘크리트의 열특성을 측정하기 위해 단열온도실험을 수행하여 각종 열특성상수와 단열온도 상승곡선식을 도출한다. 이와 같은 열특성치를 콘크리트 구조체에 적용하여 열응력해석을 수행한다. 이와 같은 열응력해석을 통하여 구조물의 분할타설높이에 따라 온도균열이 발생하지 않는 콘크리트 내외부의 온도차를 결정한다. 이때 열응력해석에 범용 유한요소 프로그램인 Diana을 사용한다. 콘크리트의 타설은 현장조건과 타설시점을 최대로 고려하고 양생방법으로 콘크리트 내외부의 온도차를 최소화하기 위해 이중단열효과가 있는 거푸집과 가열장비을 사용한다. 또한 콘크리트의 온도관리를 위하여 구조물 내외부에 온도게이지를 매립하고 30분마다 계측을 수행하면서 콘크리트 내외부 온도차가 허용 해석범위를 유지하도록 한다. 양생기간은 7-10일 정도를 유지한다. 전술한 온도관리기법을 통하여 완공후 수평정밀도가 기초의 허용침하량으로 환산하여 $1{\mu}m$ 인 고정밀도의 기계기초는 완벽하게 시공되었다. 따라서 매스콘크리트의 온도균열을 제어할 수 있는 시공방법으로 제안한다. 또한 매스콘크리트의 내외부 온도차를 단열온도실험과 온도해석으로부터 정한 값이내로 제어하고 충분한 양생관리를 병행하면 수화열에 의한 콘크리트의 온도균열을 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.118-125
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• 2002

콘크리트는 수화과정을 통하여 재료가 성숙되고, 경화된다. 수화의 진행은 엄밀한 의미에서 재령에 의하지 않고 수화도에 의해 제어되므로, 경화가 진행되는 콘크리트의 모든 재료특성과 미세구조 형성과정은 수화도에 의해 정식화되는 것이 바람직하다. 기존 연구는 주로 양생온도가 수화발열속도에 미치는 영향을 고려한 반응함수 개념을 주로 사용하였고, 또한 내부 수분상태의 영향을 습도함수의 형태로 고려한 연구결과는 실제 수화기구를 반영하지 못하고 단지 각 연구자의 실험조건과 배합조건에만 부합하는 결과를 보인다. 따라서 본 연구는 기존 제안식의 단점을 보완하기 위하여 수화기구와 미세구조 형성 과정에 기초하여 반응속도함수를 모델링하였다. 수화반응속도는 온도 및 수분상태에 따라 변화하므로, 본 연구에서는 수화발열 속도에 영향을 미치는 인자로, 시멘트 종류, 물-시멘트비 등의 배합특성과 양생온도 빛 세공조직의 내부수분상태를 고려하였다. 똔 연구에서 제시한 콘크리트의 수화도 예측모델은 기존의 온도영향만을 주로 고려하는 반응속도함수를 콘크리트내부의 수분분포 상태를 고려하여 모델을 개선하였으며, 이는 실제 측정한 수화도에 매우 근접하여 그 유용성을 검증하였다. 또한 수화도의 정의와 제시한 모델을 이용하여 콘크리트 요소내의 온도, 습도 덴 수화도를 수치적으로 결정하여 단열온도상승곡선을 정확히 모사 할 수 있었다. 제안된 모델은 수화가 진행되는 콘크리트의 여러 역학적 특성 및 미세구조 형성과정을 적절히 표현하고, 수화과정이 온도 및 습도상태를 결정하는 초기재령 콘크리트의 단면 내 온 습도상태를 추정하여 궁극적으로 초기재령 콘크리트의 균열 위험성을 평가하는데 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.116-127
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• 2014

대단면 터널 라이닝 콘크리트를 1일에 1cycle로 진행하기 위한 연구를 수행하였다. 터널 내부의 기후특성이 변화하고 콘크리트 타설온도가 낮은 경우에는 수화발현 속도도 지연되어 강도발현에 영향을 미치게 되므로 거푸집의 존치시간이 길어지게 된다. 이를 보완하기 위하여 갱문의 설치와 갱폼의 양쪽에 양생막을 설치한 후, 그 내부에 $28{\pm}2^{\circ}C$의 추가적인 열원을 공급하게 되면 균열관리방안으로 제시한 관리 기준 (4.5MPa) 이상의 조기강도발현을 이루어 낼 수 있었으며, 따라서 거푸집을 재령 14hr 후에 제거할 수가 있었다. 한편, 터널내 자연양생온도인 $10{\pm}1^{\circ}C$ 조건에서는 콘크리트 타설 후 36hr 이상의 양생시간을 확보해야 되는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통하여, 초기재령에서의 콘크리트 온도와 강도발현은 양생온도가 크게 작용하고 있음을 재확인 할 수 있었으며, 플라이애쉬가 10% 혼입된 콘크리트라도 일정 시간동안 거푸집의 표면온도를 상승시켜 줄 수 있다면 조기강도발현에는 문제가 되지 않는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.773-780
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• 2011

이 연구는 초대형 매스 구조물인 지하식 LNG 저장탱크의 바닥슬래브 및 측벽에 타설되는 매스 콘크리트의 재료특성, 배합조건, 양생조건 및 콘크리트의 타설시기와 초기온도, 외기온 등을 고려한 온도응력 해석 결과를 기술하였다. 해석 결과를 토대로 유해한 균열의 발생 가능성을 예측하고, 이를 방지하기 위한 방안을 제시하였다. 이 연구에서는 콘크리트의 단열온도 상승시험을 통하여 수화열 관리에 유리하다고 평가된 2종류(벨라이트 시멘트+석회석 미분말)의 최적배합조건을 선정하였다. 온도응력 해석의 결과에 따르면, 바닥슬래브 2단을 제외한 대부분의 분할타설 블록에서 관통균열지수가 1.2이상을 만족하였다. 바닥슬래브 2단의 경우 균열방지 대책으로 선행냉각 방안을 제시하였으며, 콘크리트의 초기온도를 $25^{\circ}C$ 범위에서 관리할 경우에는 대부분의 타설블록에서 관통균열지수 1.2이상을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 바닥슬래브의 경우, 표면균열지수가 1.2이상이기 때문에 양생조건을 준수하면 표면균열을 제어할 수 있으며, 측벽의 경우에도 표면균열지수가 1.0이상을 만족하기 때문에 균열의 수 및 폭을 제어할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.338-343
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• 2017

본 논문은 이산화탄소 배출저감 및 산업폐기물을 재활용하기 위한 일환으로 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 사용하였다. 고로슬래그 미분말은 선철의 제련 시 부산물로서 발생하는 고온 용융상태의 고로슬래그를 물로 급냉 시켜 유리화한 것으로 반응성이 높아 시멘트 및 콘크리트용 혼화재료로 다양하게 사용되고 있다. 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트는 수화발열속도 저감, 온도상승 억제, 장기강도 향상, 수밀성 증대에 의한 내구성 향상 및 염화물 이온 침투억제에 의한 철근의 발청 억제 등의 다양한 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 재령 초기 낮은 압축강도로 인해 사용량이 적은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 치환할 경우 낮은 압축강도를 보완하기 위해 증기양생이 초기 강도 발현에 미치는 영향을 평가하였고, 압축강도, SEM, EDS, XRD와의 관계를 분석하여 콘크리트의 압축강도 발현특성을 검토하였다. 그 결과 고로슬래그 미분말을 30% 치환한 콘크리트가 가장 우수하였으며, 이는 증기양생에 의해 고로슬래그 미분말의 피막을 파괴하여 ettringite 및 C-S-H겔 등의 수화물을 생성함으로 압축강도에 영향을 마친 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권1호
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• pp.25-33
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• 2015

본 연구에서는 콘크리트 레벨에서의 프리케스트 콘크리트 개발을 목적으로 하며 수화열에 의한 균열발생을 확인하기 위해 FEM해석을 실시하여 초기균열 지수를 평가하였다. 평가결과 경화촉진제 사용량이 증가할수록 조기 압축강도가 증가하는 것으로 나타났으며 응결 시간 또한 단축되는 것을 알 수 있었다. 이는 경화촉진제에 의하여 시멘트 화합물중 $C_3A$의 반응에 의해서 응결시간이 단축되는 것으로 판단된다. 또한 단열온도 상승 시험 결과 경화촉진제의 사용량이 증가 할수록 콘크리트 중심부 온도 $80^{\circ}C$이상의 온도를 나타냈으며 경화촉진제에 의해서 최고 온도 발열시간을 단축시키는 것으로 나타났다. 이는 경화촉진제가 시멘트 수화반응을 촉진시켜 수화열을 짧은 시간에 높게 나타나는 현상으로 판단된다. 또한 높은 수화열은 균열을 발생시킬 수 있음으로 FEM 해석을 통하여 균열지수 평가를 실시하였다. FEM 해석 결과 조기에 높은 수화열이 증가하여도 균열에는 영향이 없는 예측된다. 이는 초기강도가 높기 때문에 허용응력이 증가로 인하여 인장강도가 증가하기 때문이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.164-172
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• 2008

초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.389-397
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• 2010

콘크리트는 역학적 성능, 내구성능, 경제성이 우수한 재료이지만 장경간 교량에 적용하기는 쉽지 않은데, 이는 콘크리트의 중량 대비 강도가 낮기 때문이다. 초고성능 콘크리트는 높은 압축강도를 가지며 굵은 골재를 사용하지 않으므로 단면의 크기를 줄일 수 있어, 장경간 교량 바닥판으로 활용이 기대된다. 그러나 초고성능 콘크리트는 재료 특성상 단위결합재량이 많으므로 바닥판 양생과정에서 수화열에 의한 균열이 발생할 수 있다. 이 연구에서는 UHPC 바닥판의 초기재령 균열 위험성을 평가하기 위한 기초 작업을 수행하였다. 먼저 단열온도 상승시험 결과를 바탕으로 2변수 모델과 S자형 함수의 중첩으로 단열온도 상승곡선을 모델링하고, 등가재령의 개념을 도입하여 UHPC의 아레니우스 상수를 결정하였다. 이상의 결과를 실물크기 시험체에 대한 수화발열 측정시험으로 검증하였다. 다음으로 초음파 속도 측정 결과와 하중 재하에 의하여 탄성계수, 인장강도, 압축강도와 같은 UHPC의 역학적 특성을 구하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.175-176
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• 2022

By studying the characteristics of matrix insulated through heat generated through oxidation of iron powder, the basic research results on the possibility of buffering and applicability of Cold weather concrete as a curing method are presented. In order to prevent freezing due to a sharp decrease in temperature in the initial stage of curing, iron powder (Fe), powder activated carbon, which is a small amount of porous carbonaceous adsorbent, and salt (NaCl) as an oxidizing agent are replaced with iron powder admixture. As the curing temperature increases, the strength tends to increase, and when replacing the admixture at the same curing temperature, the strength slightly decreases. This is determined as a result of generating iron oxide through an oxidation reaction of iron powder, activated carbon, and NaCl generating a large amount of pores in the matrix. In addition, the internal temperature tends to increase as the mixing substitution rate increases, and it is judged that the oxidation heat of the iron powder mixture affects the increase of the internal temperature during curing. The higher the replacement rate of the iron powder mixture, the slightly lower the strength, but it is determined that freezing and melting that may occur in the early stage of curing can be prevented due to an increase in the initial internal temperature.