• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.104-110
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• 2015

폴리머 콘크리트는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비하여 가격이 8~10배 비싼 것으로 알려져 있다. 그러므로 폴리머 콘크리트 제품 생산에 있어서 생산비의 대부분을 차지하는 폴리머 결합재의 사용량을 절감하는 것이 매우 중요하다. 폴리머 결합재의 절감기술을 개발하기 위하여 철강 산업에서 발생되는 제강 산화공정 슬래그와 환원공정 슬래그를 사용하여 아토마이징 공법으로 표면이 매끄러운 구형의 골재를 제조하였다. 폴리머 콘크리트 제조에 일반적으로 사용되는 탄산칼슘(충전재)과 강모래(잔골재) 대신 구형의 아토마이징 산화공정 슬래그와 환원공정 슬래그를 사용하면 최밀 충전효과와 볼베어링 효과로 작업성이 향상되어 폴리머 결합재의 절감효과를 기대할 수 있다. 폴리머 콘크리트 복합재료의 물성을 조사하기 위하여 폴리머 결합재의 첨가율과 아토마이징 제강 환원슬래그의 대체율에 따라 다양한 배합의 폴리머 콘크리트 공시체를 제조하였다. 시험결과, 아토마이징제강 슬래그의 대체율이 증가됨에 따라 공시체의 압축강도는 증가되었으나 휨강도는 폴리머 결합재의 첨가율에 따라 최대값이 다르게 나타났다. 내열수성시험에서 압축강도, 휨강도, 밀도 및 세공의 평균직경은 감소되었으나 총세공량과 공극률은 증가되었다. 탄산칼슘과 강모래대신 구형의 아토마이징 제강 산화슬래그와 아토마이징 제강 환원슬래그를 사용하여 만든 폴리머 콘크리트는 작업성이 현저히 개선되어 종래의 제품보다 폴리머 결합재의 사용량을 19.0% 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.481-490
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• 2012

염화물 이온은 콘크리트 내부로 유입되어 철근부식을 야기하므로 염화물 침투 평가는 매우 중요하다. 전기영동실험을 통한 촉진확산계수가 현실적으로 많이 쓰이고 있지만, 이는 자유염화물 이온에 대한 전기장 내의 이온속도를 나타낼 뿐이므로 염화물량에 대한 명확한 해를 제공하지 못한다. 겉보기 확산계수는 단순한 Fick의 이론을 배경으로 엔지니어에게 전염화물의 확산을 명확하게 제공할 수가 있다. 이 연구는 인공신경망이론을 이용하여 최적의 확산계수를 도출하고 시간의존성 확산계수를 이용하여 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하는 것이다. 이를 위해 기존의 연구에서 30개의 배합 및 염소이온 겉보기 염화물 확산계수를 인용하였으며, 배합인자(물결합재비, 단위시멘트량, 슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸, 단위 잔골재 및 굵은 골재)를 뉴런으로 선택하여 확산계수에 대한 학습을 훈련하였다. 또한 시간의존성 확산계수를 고려하여 단순한 Fick 법칙으로 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 장기침지실험 및 실태조사 결과를 이용하여 제안된 기법의 결과와 비교를 수행하였으며, 그 적용성을 평가하였다. 이 기법은 다양한 배합 및 관련 확산계수의 입수 및 학습을 통하여 더욱 합리적인 기법으로 발전할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.307-315
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• 2012

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.103-114
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• 2011

전 세계적으로 에너지 절약과 $CO_2$ 발생량의 절감을 위해 자전거의 이용을 장려하고 있으며 국내에서도 이러한 세계적 흐름에 발맞추어 자전거 이용을 활성화하기 위해 긴 연장의 신설 자전거도로 건설 계획이 진행되고 있다. 최근 신설 자전거도로의 효과적인 건설을 위해 시멘트 수화 반응뿐만 아니라 골재 맞물림에 의해 높은 구조적 성능을 발현하고 간단한 시공절차와 적은 건설비용을 지닌 롤러 전압 콘크리트 포장을 도입하기 위해 적정 배합에 대한 강도 및 내구성 연구가 수행되었다. 하지만 실내 연구를 통해 도출된 배합은 현장다짐에 따라 발현되는 강도에 차이가 있을 수 있다. 또한 얇은 단면, 낮은 강도 등 일반 도로 포장과 요구되는 성능이 상이한 자전거도로의 적정 성능 및 공용성을 확보하기 위한 시공 방안이 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 실내 연구 결과를 토대로 다양한 배합 및 다짐 조건에 대한 시험시공을 실시하여 코어 물성 검토, 육안관찰, 혼합물의 함수비, 다짐률, 전압률, 미끄럼저항성 및 평탄성을 측정하였다. 이를 통하여 자전거도로 적용을 위한 롤러 전압 콘크리트 포장의 시공방안을 제시하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.128-135
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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 기초적 특성에 대하여 검토하였다. 실험결과, 유동성 및 응결시간은 B > C > A type 순으로 크게 나타났으며, 온도조건별로는 상온보다 저온에서 더 지연되었다. 압축강도, 휨강도, 부착강도는 3 type 모두 비슷하게 나타났는데, 압축강도는 저온조건에서는 초기에 강도가 작았지만 장기재령에서는 상온조건과 유사한 강도가 나타났고, 휨강도는 초기에는 강도가 유사했지만 장기재령에서는 상온조건이 크게 나타났으며, 부착강도는 상온조건보다 저온조건이 평균 35 % 저하되었다. 길이변화는 A > C > B 순으로 저온조건이 상온조건보다 2배로 나타났으며 고로슬래그 미분말을 취환한 경우 현저히 감소되었다. 물흡수 계수 및 습기투과 저항성은 C > A > B 순으로 크게 나타났고 바텀애쉬를 치환할 경우 다공질의 영향으로 크게 증가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.92-103
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• 2015

Box-Wilson 실험계획법은 보통 중심합성계획법으로 알려져 있으며, 변동성이 존재하는 정보를 실험 계획적 방법으로 수집하는 설계 기법이다. 이 방법은 최소의 설계비용으로 가능한 많은 정보를 얻는 목적으로 고안되었다. 본 연구에서는 60 MPa급 고강도 자기충전형 콘크리트(HSSCC)를 대상으로 다양한 성능에 대한 여러 배합인자들의 효과를 효율적으로 파악하고 최적배합을 찾는 과정에 이 방법을 적용하였다. HSSCC의 배합인자(요인)와 물리적 성능(반응) 사이의 비선형적 관계는 2차 다항식으로 반응표면을 근사화 모델링하였으며, 요인점=25=32개, 축점=2k=10개, 중심점은 각 축에서 2번 씩 10개, 총 52개의 실험점에서 물시멘트비, 단위시멘트량, 잔골재비, 단위플라이애쉬량, 단위고성능감수량의 총 5개의 인자에 따른 압축강도, 통과능력, 재료분리저항성, 제조비용, 밀도 등의 총 5개의 반응을 파악하기 위한 실험이 실시되었다. 연구의 결과 Box-Wilson 실험계획법은 배합인자와 반응 사이의 관계를 과학적인 방법으로 계획하고 객관적으로 해석하는 데 매우 효과적이었으며, 수치해석적인 방법으로 최적배합을 계산할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권2호
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• pp.61-70
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• 2019

Geopolymer는 시멘트와 비교하여 $CO_2$ 배출량의 감소, 내화성, 낮은 열전도성 등 다양한 장점을 보유하고 있는 eco-friendly 건설재료이다. 그러나 표면에 화염을 가할 경우 geopolymer panel 표면의 열적거동에 대한 연구결과는 많지 않다. 본 연구에서는 내열성 건축자재로서 화염노출시 geopolymer 경화체의 표면특성을 조사하기 위하여 alumina 골재가 사용된 geopolymer 경화체 표면의 화염노출 특성에 대하여 조사하였다. 화염노출시 panel의 외형변형 및 열충격에 의한 크랙은 없었으며, calcite의 잔존량과 aluminosilicate gel의 halo 패턴으로 보아 화염에 의한 탈탄산 및 탈수는 표면에 국한되어 발생했으며, geopolymer 경화체의 내구성은 화염조사 후에도 유지되고 있는 것으로 판단된다. Quartz와 calcite가 감소함에 따라 gehlenite와 calcium silicate가 증가하는 경향을 나타내고 있으며, BFS의 치환량이 많을수록 현저하게 나타난다. 화염노출에 따른 미세구조의 변화는 탈탄산, 결정수의 탈수 등으로 기공의 형성과 발전되는 과정을 거쳐 calcium silicate, gehlenite 등과 같은 새로운 결정상의 형성에 의해 geopolymer panel 표면의 치밀화와 강화기구로 작용하여 내구성이 향상된 것으로 생각된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.101-111
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• 2016

석탄재로부터 제조된 지오폴리머에 골재를 첨가하여 시멘트와 동일하게 모르타르와 콘크리트를 제조하는 것이 가능하다. 잔골재의 특성이 지오폴리머 모르타르와 콘크리트에 미치는 영향에 대해 체계적으로 검토한 연구는 많지 않기 때문에 잔골재의 광물조성, 형상, 표면, 입도, 밀도 및 흡수율 등을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 석영, 운모, 장석, 휘석 등의 광물 조성을 이루고 -0.60mm에서 +0.30mm까지의 입자크기가 전체의 96%이며 표면이 거칠고 각진 형상을 보이는 주문진 표준사와 대부분 석영으로 -1.40mm에서 +0.60mm까지의 입자크기가 전체의 51%를 보이고 동시에 다양한 입자크기를 보이면서 표면이 매끈하고 둥근 형상을 나타내는 ISO 표준사 다른 두 종류의 잔골재를 사용하였다. 배합비는 Si/Al=1.0-4.1의 범위에서 지오폴리머 페이스트를 실험한 결과 가장 높은 압축강도를 보인 Si/Al=1.5는 모르타르, 가장 높은 반죽 질기를 보인 Si/Al=3.5는 콘크리트에 각각 적용하였다. 지오폴리머 모르타르는 잔골재를 20-50%의 범위에서 주문진 표준사와 ISO 표준사가 첨가된 모르타르는 각각 69.5-112.0mm, 70.5-126.0mm의 플로우 크기 증가를 보였고, ISO 잔골재 가 첨가된 모르타르의 플로우 증가율이 더 높았다. 지오폴리머 콘크리트는 ISO 표준사와 굵은 골재가 전체의 77wt.%를 첨가하였을 때 평균 압축강도가 32MPa로 나타났고 반죽 질기는 몰딩하기에 양호하였다. 본 연구에서 다양한 입도분포, 둥근 형상, 매끈한 표면, 낮은 흡수율을 보인 ISO 표준사가 지오폴리머의 반죽 질기에 유리한 특성을 보였기 때문에 지오폴리머 콘크리트에도 ISO 표준사와 유사한 잔골재를 사용하는 것이 유리할 수 있다.