• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.276-285
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• 2020

본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비를 고려한 OPC 및 FA 콘크리트를 대상으로 재령 1,095일에 촉진 염화물 확산 시험을 수행하였다. Tang's method 및 ASTM C 1202에 준하여 촉진 염화물 확산계수 및 통과 전하량을 평가하였으며 시간의 존적으로 개선되는 염화물 확산 거동을 고찰하였다. FA 배합에서는 포졸란 반응에 의해 뛰어난 염해저항성능을 나내었는데, 통과 전하량 평가 결과에 따르면 FA 콘크리트는 재령 1,095일에 "Low" 등급에서 "Very low" 등급으로 감소하였으나, OPC 배합의 경우 "Moderate" 등급에서 "Low" 등급으로 감소하였다. 염해 내구수명 해석 시 사용되는 설계변수를 정규분포 함수로 가정한 후, MCS를 기반으로 각 배합의 내구수명을 확률론적 해석 방법으로 평가하였다. FA 콘크리트에서는 OPC 콘크리트 대비 시간의 증가에 따른 내구적 파괴확률의 증가가 낮게 나타났는데 이는 FA 콘크리트의 시간의존성지수가 OPC 배합 대비 최대 3.2배 높기 때문이다. 또한 목표 내구적 파괴확률을 10%로 설정하였기 때문에 확률론적 해석에 의한 내구수명이 결정론적 해석에 의한 내구수명보다 낮게 평가되었다. 다양한 환경 하의 실태조사 및 실내 시험을 통해 각 구조물에 적합한 목표 내구적 파괴확률을 설정한다면 더욱 경제적인 내구성능 설계가 가능해지리라 사료된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.405-412
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• 2019

본 연구에서는 다공성 특성을 갖는 제올라이트와 활성 황토를 대상으로 시멘트 대체 혼화재로 20%, 30%, 40%로 치환하여 모르타르의 물리적 특성 및 미세 분석을 통한 화학적 특성을 평가하였다. 먼저, 제올라이트 및 활성 황토 재료의 물리적, 화학적 특성을 검토한 결과 시멘트의 비표면적이 비슷함을 확인 할 수 있었으며, 주요 화학 조성이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ 등으로 나타남에 따라 포졸란 반응성 재료의 특성을 갖는 것을 확인하였다. 시멘트 대비 치환량에 따른 강도시험 결과 제올라이트 및 활성 황토의 치환량 증가에 따라 강도는 저감하는 것을 확인 하였으며, 20% 치환 배합에서는 OPC 대비 강도 발현이 높은 것을 확인하였다. 미세분석 실험을 통해 제올라이트 및 활성 황토의 화학 특성으로 공극량이 증가함을 확인하였으며, 특히 활성 황토를 혼입한 모르타르에서는 공극크기가 1㎛ 이상이 다량 발생하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.111-117
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• 2017

이 연구는 제조 공정에 따른 국산 왕겨재의 재료특성 변화를 조사하는 것과 고강도 콘크리트 혼화재로서의 활용 가능성을 검토하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해 왕겨재의 소성온도 ($400^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ 그리고 $900^{\circ}C$) 및 분쇄 여부를 주요 변수로 두고 그것의 입도 분포, 구성 성분, 그리고 미세구조가 분석되었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 성분 분석 결과, $650^{\circ}C$ 이상의 고온소성 공정을 거칠 경우, 왕겨재의 산화규소($SiO_2$) 함량이 92% 이상으로 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 주사 현미경 촬영을 통해 $650^{\circ}C$ 에서 소성된 왕겨가 다공성 구조인 것을 확인하였으며, 이 공정이 적용된 시편의 흡습성능이 모든 시편들 중 가장 우수하였다. 분쇄 공정 적용시 공극구조가 파괴되기 때문에 흡습능력은 더 감소하는 경향을 보였다. 반면, $900^{\circ}C$ 에서 소성된 시편은 공극구조가 발견되지 않았고, 흡수율 역시 가장 낮게 나타났다. 분석결과를 근거로, $650^{\circ}C$ 에서 소성된 왕겨재는 포졸란 반응 활성화제 뿐만 아니라 흡습성능에 의한 자기수축 저감제로서 고강도 콘크리트를 위한 혼화재로서 적합한 것으로 결론 내려진다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.315-322
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• 2018

탄산칼슘($CaCO_3$) 형태의 천연 굴패각을 포졸란 반응 물질인 생석회(CaO)로 전환하기 위해서는 고온(> $800^{\circ}C$)의 소성 공정이 필요하다. 이로 인한 과도한 에너지 비용 투입이 굴패각의 산업적 이용에 큰 걸림돌로 작용하였다. 본 연구의 목적은 소성과정 없이 굴패각을 뒷채움용 고화재 소재로 개발하는 것이다. 본 연구팀은 굴패각을 황산칼슘 형태로 전환하고, 이를 수산화나트륨 및 황토와 혼합하여 고화물을 생성시키는 방법을 제안하였다. 굴패각을 황산칼슘으로 전환시키기 위한 황산용액과 황산칼슘을 소석회($Ca(OH)_2$)로 전환하는 데 필요한 수산화나트륨 용액의 최적 농도를 결정하였다. 신규 고화재, 천연 굴패각, 석탄회 비율을 변화시켜 뒷채움재를 제조하고 양생한 후 공시체의 일축압축강도를 비교하였다. 고화재 함량 비율이 증가할수록 공시체의 일축압축강도는 증가한 반면 동일한 고화재 함량에서 석탄회 대비 천연 굴패각 함량이 증가할수록 공시체의 일축압축강도가 증가하였다. 본 결과는 천연 굴패각과 석탄회를 이용한 뒷채움재 제조에 있어서 황산처리 굴패각, 황토, 수산화나트륨 용액으로 구성된 고화재가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다. 황산처리 굴패각 기반 고화재는 기존에 개발된 바 없고, 굴패각을 활용한 경제성 있는 뒷채움용 소재 개발과 굴패각의 산업적 활용도를 높이는데 커다란 기여를 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.119-126
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• 2019

해안 지역에 시공된 철근 콘크리트 구조물은 해수 중의 염소 이온에 의해 내부 철근이 부식하게 된다. 특히 해안지역에서는 해수에 침지되는 경우뿐만 아니라 조수간만 및 비래염분의 영향을 받기 때문에 이에 대한 고려가 필수적이다. 본 연구에서는 3가지 수준의 노출 환경(침지대, 간만대, 비말대)과 노출기간 180일, 365일, 730일을 고려하여 해양환경노출실험을 실시하였다. 대상 배합은 3가지 수준의 물-결합재비 및 2가지 수준의 플라이애시 치환률(0 %, 30 %)을 고려하여 설정하였다. 모든 노출조건에서 플라이 애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 낮은 겉보기 염화물 확산계수를 나타내었으며, 이는 플라이애시의 포졸란 반응이 원인으로 사료된다. 플라이애시 배합은 노출 기간 180일에서는 플라이애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 최대 63 5 %의 감소율을, 노출 기간 730일 에서는 최대 55.8 %의 감소율을 나타내었다. 노출 조건에 따른 확산계수 거동을 평가한 결과, 플라이애시 치환 배합에서는 간만대, 침지대, 비말대 순으로 확산계수가 평가되었다. 간만대에서는 건습이 반복되어 염화물 이온의 침투가 빠르게 일어나는 것으로 보인다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.8-15
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• 2019

콘크리트 구조물이 극심한 열화 환경에 노출되는 경우 열화현상이 발생하게 되는데, 대표적인 열화 현상으로는 염해에 의한 철근부식이 있다. 본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47) 및 2가지 수준의 플라이애시 치환율(0%, 30%)을 고려하여 재령 2년 콘크리트 시편을 대상으로 염해 저항 성능을 평가하였다. Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수를, ASTM C 1202에 준하여 통과 전하량을, KS F 2405에 준하여 압축강도를 평가하였다. 또한 기존의 제안식들과 촉진 염화물 확산계수 결과를 활용하여 각 배합의 시간의존성 확산 특성을 분석하였다. 플라이애시 혼입 배합은 OPC 배합 대비 뛰어난 내구성능을 나타내는데, 통과 전하량 평가기준에 따르면 재령 49일부터 "Moderate" 등급 이하에 포함되는 반면 OPC 배합은 재령 1년에서야 모든 물-결합재 비에서 "Moderate" 등급 이하에 포함되었다. 각 배합의 시간의존성지수를 도출한 결과 모든 배합에서 물-결합 재비가 증가함에 따라 시간의존성지수가 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 플라이애시 혼입 배합에서 OPC 배합 대비 1.57배~2.74배의 시간의존성지수가 평가되었다. 이는 시간의존성지수가 확산계수가 감소하는 기울기를 나타내기 때문이며, 플라이애시의 포졸란 반응에 의해 FA 배합에서 OPC 배합 대비 높은 시간의존성지수를 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.252-260
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• 2022

국내에서 카올린 순도가 낮은 저품질의 고령토는 고순도의 고령토보다 월등히 많은 매장량과 우수한 경제성에도 불구하고 제품으로 활용되지 못하고 대부분 사장되고 있다. 본 연구의 목적은 국산 저품질 고령토를 석회석 소성점토 시멘트(LC³)의 원료로 활용할 수 있는 가능성과 최적의 소성온도를 도출하는 것으로, 고령토의 소성온도(600 ℃, 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃)에 따른 LC³ 페이스트의 수화물 생성과 기계적 특성을 평가하기 위해 등온 열량 측정, X-선 회절 분석, 열 중량 분석 및 압축강도 시험을 실시하였다. 결과적으로 국산 저품질 고령토 점토는 클링커의 50 %를 대체하였음에도 불구하고 수화 3일차부터 메타카올린의 포졸란 반응에 의해 카르보알루미네이트 수화물과 C(A)SH를 생성하여 OPC와 거의 동등하거나 그 이상의 강도를 나타냈으며, 소성온도에 따라 강도발현에 큰 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제16권2호
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• pp.180-186
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• 2005

본 논문은 유기물과 중금속이 함께 포함되어 있는 폐수 슬러지의 시멘트 고형화를 위해 포졸란물질인 실리카흄을 고화보조재로 사용한 연구결과이다. 실리카흄을 고화보조재로 사용할 경우 고화체의 일축압축강도는 현저히 증가하는 결과를 보여주었으며, 실리카흄의 시멘트 대체가 전체 배합물의 15%까지 증가하였을 때 일축압축강도는 실리카흄을 전혀 사용하지 않았을 경우에 비하여 66.7%까지 증가하는 결과를 보여주었다. 또한 시멘트가 실리카흄으로 대체되는 양이 증가하면서 총 유기탄소와 중금속인 크롬의 용출량은 감소하는 결과를 보여주었으며, 배합물 중 실리카흄이 5%를 차지할 때 중성의 용출액에서 총 유기탄소의 85%가 용출억제되었으며, 산성의 용출액에서 0.76 mg-Cr/g-Cr의 크롬만이 용출되었다. 전자주사현미경과 X-선 회절분석, 적외선 분광분석 등을 이용한 미세구조분석 결과 실리카흄은 시멘트경화 초기에 크링커 입자를 피복하여 초결(initial setting)과 수화를 저해하는 에트링가이트(ettringite)의 형성을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구결과 중금속과 유기물이 혼합된 슬러지의 시멘트 고형화에 있어서 실리카흄의 첨가는 유기물질이 시멘트 수화반응에 미치는 악영향을 억제하고 중금속 및 유기물의 용출을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.769-774
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• 2005

최근 무기 불소계 공정 부산물의 발생에 따른 환경 오염 문제 해결과 재활용을 위한 노력이 중요한 현안으로 대두되고 있다. 따라서 세계적으로 이러한 목적을 달성하기 위하여 각종 재활용 기술 및 제조 시설 등이 개발되고 있으며, 현재에도 끊임없는 기술 개발의 노력이 시도되고 있다. 이러한 추세에 따라 국내에서도 1990년대 후반부터 인산$(H_3PO_4)$ 및 불산(HF)을 제조하는 공정 중에 액상형태의 부산물로 회수되는 불화규산$(H_2SiF_6)$을 활용하여 안정한 액상형태로 제조되는 규불화염계 화합물이 콘크리트의 강도를 증진시키는 동시에 수밀성 증진 및 경화 후 물성에 긍정적인 영향을 주며, 향후 건설용 혼화재료로써의 새로운 기능성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 인산 제조 공정 중에 공정부산물로 회수되는 불화규산$(H_2SiF_6)$을 활용하여 제조된 규불 화염계 복합 조성물을 첨가한 콘크리트의 공학적 특성을 파악하고자 콘크리트의 굳지 않은 특성(유동성, 공기량, 블리딩, 응결시간), 콘크리트의 경화 특성(압축강도, 길이 변화) 및 콘크리트 수밀성에 대하여 검토를 행하였다. 그 결과, 규불화염계 복합 조성물의 첨가하면 시멘트 수화 과정 중에 생성되는 난용성 금속불화물의 충전작용 및 가용성 실리카의 포졸란반응의 복합적 효과에 의해 압축강도가 향상되고 투수율 및 공극률이 크게 감소되어 콘크리트 경화체의 수밀성이 증진되는 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.115-123
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• 1990

본(本) 연구(硏究)는 국내(國內) 8개 화력발전소중(火力發電所中) 영동(領東), 영월(寧越), 서천(舒川) 무연탄(無煙炭) 및 삼천포(三千浦), 호남유연탄(湖南有煉炭) 등 5개 화력발전소(火力發電所)에서 부산(富産) 되는 석탄회(石炭灰)에 대하여 건설재(建設材)로서의 활용성(活用性)에 대해 검토(檢討)하고자 화학분석(化學分析), 토질역학시험(土質力學試驗), 지반진동시험(地盤振動試驗) 등을 실시(實施)한 것이다. 석탄회(石炭灰)는 실리카와 알루미나가 약 70%를 차지하고 입도(粒度)는 비회(飛灰)가 fine sand-silt범위(範圍)에 대부분(大部分) 속하고 균등(均等)한 편 이며 저회(底灰)는 sand-gravel 범위(範圍)에 속한다. 비중(比重) 및 단위체적중량(單位體積重量)이 작고 포졸란반응에 의한 자경성(自硬性)이 있어서 장기강도(長期强度)가 증대되며 일반흙에 비해 전단강도가 크다. 무연탄회(無煙炭灰)는 유연탄회(有煙炭灰)에 비해 점착력(粘着力) 및 최적함수비(最適含水比)는 높으나 최대건조밀도(最大乾燥密度)는 낮다. 석탄회(石炭灰)의 동탄성계수곡선분포범위(動彈性係數曲線分布範圍)는 화강토(花岡土)의 것과 비슷하며, 자동차주행(自動車走行)에 의한 진동시험(振動試驗)에 의하면 상대적(相對的) 가속도(加速度)레벨의 크기는 회사장(灰捨場)의 경우가 자연지반(自然地盤)의 경우 보다 다소 크고 감쇠효과(減衰效果)는 적음을 알 수 있었다. 영동, 영월 저회(底灰)의 CBR은 77-137%가 되는 등 석탄회(石炭灰)는 동일입경의 일반흙에 비해 여러 가지 유리한 공학적(工學的) 특성(特性)을 갖고 있어서 앞으로 다소의 보완연구(補完硏究)가 이루어 지면 해안매립(海岸埋立) 성토재(盛土材) 및 도로보장재(道路輔裝材)는 물론 경량골재(經量骨材) 등 일반건설재(一般建設材)로서의 활용(活用)이 기대(期待)된다.