• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.65-74
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• 2014

시멘트 혼합토는 도로 및 댐 현장을 비롯하여 최근에는 연약지반 개량공법에도 자주 사용되고 있다. 시멘트 혼합토의 강도는 주로 현장에서 채취한 코어나 실험실에서 양생한 공시체를 이용하여 실내에서 일축압축시험이나 삼축압축시험을 통하여 측정되고 있다. 이와 같이 현장에서 시료를 채취하거나 실내에서 공시체를 양생하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요된다. 하지만 때론 현장에서 빠르고 신속하게 지반의 고결 정도나 강도를 판단할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 고결된 지반의 강도 예측을 위한 기초연구로서 고결모래의 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계를 연구하였다. 낙동강모래에 보통 포틀랜드 시멘트를 4, 8, 12, 16%로 혼합하여 다짐방법으로 직경 5cm, 높이 10cm의 소형 공시체 제작한 다음, 대기 중에서 7, 14, 28일 동안 양생하였다. 또한 최근 자원 재활용을 위해 자주 사용되고 있는 고로슬래그에 알칼리 활성화제인 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 고결토를 제작하였다. 양생이 완료된 고결모래에 먼저 전단파속도시험을 실시한 다음 일축압축시험을 통하여 강도를 측정하였다. 고결모래의 시멘트비와 고로슬래그비가 증가할수록 공시체의 건조밀도가 증가하고 생성된 수화물로 인해 구조가 치밀해져 일축압축강도가 증가하면서 전단파속도 또한 증가하는 경향을 보였다. 고결제를 16% 이하로 혼합한 고결모래의 경우 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계는 비선형적으로 증가하는 경향을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.659-666
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• 2012

최근 대형 매스콘크리트 구조물의 온도균열 저감을 위해 저열 포틀랜드시멘트(LPC), 삼성분계 저발열시멘트(TBC) 및 조강형저발열시멘트(EBC)에 대한 다양한 연구와 현장적용이 이루어지고 있다. 콘크리트 구조물의 온도균열검토를 위해서는 단열온도 예측모델이 필수적이지만, 아직 많은 종류의 배합에 대한 자료가 축적되어 있지 않으며, 단열온도 상승 시험체의 용적에 따른 결과 차이가 보고되고 있다. 따라서 이 연구에서는 결합재 종류 및 단열 시험체 용적에 따른 단열온도 상승시험을 수행하고 배합별 최대 단열온도 상승양과 반응계수를 분석 제시하였다. 실험 결과, TBC 배합의 최대 단열온도 상승양($Q_{\infty}$) 및 반응계수(r)가 가장 작은 것으로 나타났다. 또한 단열 시험체 용적에 따라 $Q_{\infty}$과 r가 다르게 나타났으며, 50 l 시험체에 의한 측정 결과가 60 l보다 일정하게 높은 상관관계를 나타냈다. 이상의 상관관계를 이용하면, 6 l 시험체에 의한 결과로 50 l 시험체의 단열온도 상승양을 예측할 수 있어 현장 콘크리트 품질관리 및 기초연구단계에서 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.379-387
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• 2017

본 연구에서는 기존 PVA 섬유보강 시멘트 복합체(fiber-reinforced cementitious composites, FRCCs) 대비 성능유지 90% 이상을 목표로 하여 자원순환형 재료를 치환한 PVA FRCCs를 제조 및 개발하고자 하였다. 자원순환형 재료를 치환한 FRCCs의 압축, 휨 및 직접인장강도 시험을 통하여 역학적 특성을 분석하였으며, 이와 더불어 FRCCs의 제조단계에서 이산화탄소($CO_2$) 배출량을 국내 외 LCI 데이터베이스를 통하여 평가하였다. 실험을 통해 역학적 특성을 평가한 결과, 자원순환형 재료의 치환율이 증가함에 따라 압축, 휨 및 직접인장강도가 감소하는 경향으로 나타났다. $CO_2$ 배출량은 물결합재비(W/B)가 높고, 플라이 애시(FA)의 치환율이 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. FA의 치환율이 증가함에 따라 결합재 지수($B_i$) 또한 증가하여 단위 강도(1 MPa)를 발휘하기 위한 결합재의 양이 보통 포틀랜드 시멘트보다 FA가 높은 것으로 나타났다. FRCCs의 성능을 유지하기 위해 설정된 목표치와 $CO_2$ 배출량을 동시에 고려해 볼 때 W/B 45%, FA 25% 및 순환 잔골재 25%가 치환된 배합이 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.37-46
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• 2015

본 연구에서는 고로슬래그의 수화반응을 일으키는 극한미생물(Bacillus halodurans) 알칼리 활성화제를 사용하여 현장 지반을 고결시키는 연구를 수행하였다. 현장 토사를 고결시키기 위해 저가의 미생물 배양액을 대량으로 제조하였으며, 제조된 미생물 배양액에 대한 생장실험을 실시하여 기존 미생물 배양액과의 효율성을 비교하였다. 현장 적용은 고로슬래그와 미생물 배양액을 혼합한 알칼리 활성화제로 고결된 지반(미생물 고결토), 보통 포틀랜드 시멘트로 고결된 지반(시멘트 고결토), 그리고 무처리된 지반(무처리토)으로 나누어 시험 시공하였다. 현장 지반 3곳 모두 동일한 크기인 가로 2.6m, 세로 4m, 깊이 0.2m로 시공하였다. 현장 시공 후 28일에 코어를 채취하여 일축압축시험을 실시하였으며, 무처리토 지반은 토베인시험으로 지반의 강도를 평가하였다. 본 연구에서 개발한 미생물 고결토는 시멘트 고결토에 비해 약 1/5 정도 낮은 강도를 보였으나, 무처리토에 비해서는 약 6배 정도 높은 강도를 발휘하였다. 또한, 미생물 고결토의 pH는 10으로 11 이상인 시멘트 고결토보다 낮아 상대적으로 친환경적인 것으로 판단되었으며, SEM-EDS 분석을 통하여 고결도와 고결 물질인 C-S-H 수화물이 생성됨을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.114-121
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• 2010

포틀랜드 시멘트 제조 시 다량의 이산화탄소를 배출함으로써 많은 문제가 발생하고 있다. 그리고 화력발전소 및 제철소의 산업부산물인 플라이애쉬 및 고로슬래그 미분말은 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트로 일부 재활용되고 있으나, 42% 정도를 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 결합재로 플라이애시 또는 고로슬래그 미분말을 단독으로 사용한 연구는 많으나, 이들 결합재의 혼합사용에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말을 혼합한 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 결합재의 혼합비율 및 양생온도가 알칼리 활성 모르터의 시공성, 압축강도 등 특성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말의 혼합비는 시공성 및 강도에 큰 영향을 주지만, 양생온도는 비교적 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말을 50%씩 혼합하고, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용할 경우에는 $20^{\circ}C$의 상온양생에서도 재령 28일에서 압축강도 65 MPa의 알칼리 활성 모르터를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.81-99
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• 2001

터널의 차수그라우팅 효과를 확인하기 위하여 영천댐 도수터널 건설공사 중에 현장 그라우팅 시험을 수행하였다. 시험은 그라우팅 시기에 따라 굴착전, 굴착후 및 콘크리트 라이닝일 설치된 이후의 압밀 그라우팅 등으로 구분하였고, 주입재료, 암종 및 지질인자, 그라우팅공의 천공방향 및 주입단계에 따른 효과를 비교하도록 계획하였다. 재료의 특성에 따른 차수효과는 포틀랜드시멘트, 마이크로시멘트, 마이크로시멘트 마이크로시멘트+규산에 비해 우레탄이 가장 뛰어났으며, 시공시기에 따라서는 라이닝후 및 굴착후에 비해 굴착전 그라우팅시 차수효과가 뛰어났다. 암종에 따라서는 화산암 및 화강암지반에 비해 퇴적암지반에서 차수효과가 낮게 나타났는데 이는 퇴적암에 발달하는 절리틈새가 적고 절리 충전물이 많아서 주입재의 침투성 저조에 기인한 것으로 사료된다. RMR값과는 직접적인 상관성이 없으나 RMR 요소 중 절리틈의 간극이 클수록 차수효과가 높게 나타났다. 천공방향은 차수효과에 영향을 미치지 않았으나 주입방법은 천공 및 주입의 단계를 세분할 수록 높은 차수 효과를 기대할 수 있다.

• 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.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.880-894
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• 2010

고속철도교의 기초로 많이 사용되고 있는 매입말뚝에서 천공으로 이완된 지반과 말뚝 사이의 충전재로서 기존 포틀랜드 시멘트계는 쏘일시멘트 강도가 낮고 시멘트 용출로 인한 지하수 오염, 희석 및 일수현상으로 인한 지표부 지반의 이완, 수평 저항성의 감소 및 내구성의 저하, 하중분담효과의 저하 등 안정성 확보 문제와 환경오염 문제를 내포하고 있었다. 특히, 고속철도교의 경우 열차진동, 급정거시 충격수평력 작용, 지진 등 일반 구조물 기초와는 달리 다양한 측면에서 안정성 확보가 필요하며, 기초 시공 분야도 저탄소 녹색성장이라는 친환경 기조의 시대적 요구사항을 고려해야 하는 실정이다. 더불어 경제성 및 공기 단축 등 시공성 확보까지 가능한 새로운 미래형 친환경 기초공법의 개발이 필수적이다. 따라서 기존 공법의 내구성 및 내진성, 내수평성을 개선하고, 환경오염을 최소화 할 수 있도록 새로운 충전재료의 개발과, 시공방법의 개선을 통해 구조적 안전성과 환경적 저해요소를 최소화하기 위한 다양한 시험 및 기초연구를 실시하였다, 이를 위해 수중불분리성과 고유동성, 고점성, 고침투성, 조강성 등을 동시에 가지는 신개념의 고성능 다기능의 충전재를 활용하여 기존의 시멘트계 충전재와의 적용성 비교시험을 실시하였다. 그 결과 기존 매입말뚝 공법 및 마이크로 파일 기초에 적용하였을 경우 연직지지력, 수평저항력 등 많은 측면에서 뛰어난 적용성을 보이고 있어 향후 다양한 추가 연구를 통해 새로운 친환경 기초로의 개발도 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권5호
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• pp.429-437
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• 2018

본 연구에서는 실제 레미콘 공장에 납품되는 OPC 20회분의 시료를 채취하여 성적서상 분말도와 실측 분말도 간의 상관성을 분석하고, 아울러 종전에 연구된 액체밀도계법 밀도 값과 OPC 분말도간의 상관성을 분석하므로서 시멘트 분말도 신속 추정 가능성을 평가 하고자 하였다. 또한 납품된 시멘트 시료를 이용하여 시멘트 모르타르 상태에서 유동성, 공기량, 강도 등 제반 기초적 특성과 성적서 및 실측 분말도와의 상관성을 분석하고자 하였다. 실험결과 성적서상 OPC 분말도와 실측 분말도는 매우 낮은 상관성을 나타내었다. 또한, 액체밀도계 밀도 값과 OPC 분말도간의 상관성은 성적서상 분말도는 매우 낮은 상관성을 나타낸 반면, 실측 분말도는 매우 높은 상관성을 나타내었다. 이때 액체밀도계 3분밀도 값과 OPC 분말도가 가장 높은 상관성을 나타내었는데, 그 회귀식을 활용할 경우 액체밀도계를 사용한 OPC 분말도의 신속 품질 평가가 가능할 것으로 판단되었다. 또한, OPC 분말도와 모르타르 특성치의 상관관계로서 성적서상 분말도의 경우는 상관성이 거의 없는 반면 OPC 분말도가 클수록 유동성, 공기량, 응결시간 및 강도치는 모두 높은 상관성이 나타남을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.63-71
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• 2011

포틀랜드 시멘트 제조 시 다량의 이산화탄소를 배출함으로써 많은 문제가 발생하고 있다. 그리고 화력발전소 및 제철소의 산업부산물인 플라이애쉬 및 고로슬래그는 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트로 일부 재활용되고 있으나, 42% 정도를 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 고로슬래그 미분말를 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 유동성과 압축강도 측면에서 알칼리 활성화제와 고성능 감수제에 대해 검토에 대해 검토하였다. 그 결과, 알칼리 활성화제의 종류 및 혼합비율, 고성능 감수제의 종류, 투입순서 등은 고로슬래그를 사용한 알칼리 활성 모르타르의 유동성과 압축강도에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 고로슬래그 무시멘트 알칼리 활성 모르타르를 제조하는데, 9M NaOH과 분말형 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, 고성능 감수제를 먼저 투입한 경우에는 1시간 동안 플로우 180 mm의 유동성과 $20^{\circ}C$의 상온양생조건에서 재령 28일에서 압축강도 50 MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.