• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.778-784
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• 2003

콘크리트의 탄산화 과정에 있어서 이산화탄소 확산계수는 매우 중요한 부분을 차지하고 있으나 이에 대한 실험적인 연구는 국 내외 적으로 매우 부족한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 기체확산계수 측정장치의 개발을 통한 이산화탄소 확산계수 실험을 콘크리트, 모르타르 및 시멘트 페이스트에 대해 수행하였다. 실험결과 이산화탄소의 확산은 시편의 탄산화 여부에 관계없이 모든 시편에 대해서 약 5시간 이내에 정상상태에 도달하였다. 또한, 물-시멘트비가 큰 시편의 경우 이산화탄소 확산계수도 커졌지만 상대습도가 높을수록 물-시멘트비에 따른 확산계수 증가폭은 감소하였으며, 물-시멘트비가 일정한 경우에는 상대습도가 높아질수록 확산계수가 감소하였다. 상대습도에 따른 이산화탄소 확산계수 변화량은 물-시멘트비가 낮을수록 감소하였다. 골재의 유 무에 따른 이산화탄소 확산계수는 시멘트 페이스트가 가장 크게 나타났으며, 콘크리트와 모르타르의 경우는 시멘트 페이스트에 비해 매우 작지만 상대습도 10%인 경우를 제외하고는 모르타르의 경우가 콘크리트의 경우보다 작은 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 이산화탄소 확산계수에 대한 연구결과를 통해 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이 예측을 위한 연구가 더욱 활성화될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.101-114
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• 2008

압력식 그라우팅은 지반 보강의 대표적인 공법 중 하나이며, 최근에는 사면 안정 공법으로 널리 사용되는 쏘일네일링에도 적용되고 있다. 그러나 가압 그라우팅 쏘일네일링 공법은 가압에 따른 그라우트와 지반 사이의 메커니즘이 매우 복잡하여 대부분 경험적인 설계가 이루어지고 있는 실정이다. 본 연구는 가압 그라우팅 쏘일네일링의 실내 모형실험, 현장시험 및 수치모델의 분석을 통해 그라우트와 주변 지반의 상호 거동을 평가하고, 이를 통해 인발저항력을 발휘하는 원인을 고찰하는데 그 목적이 있다. 실내 모형실험은 화강풍화토에 대해 수행하였으며, 그라우트 가압에 따라 초기에는 membrane 모델과 같이 공벽에 큰 압력이 작용하였으나, 점차 그라우트 내의 물이 주변지반으로 침투하면서 잔류응력까지 감소하는 것을 확인하였다. 이 때, 주입초기에 50%였던 물-시멘트비는 약 30%까지 감소하였으며, 이를 통한 그라우트의 강성 증가로 변위회복의 감소 및 주입압의 약 20%에 해당하는 잔류응력이 확인되었다. 또한 가압시 발생 변위를 측정하여, 그 값을 공팽창이론에 의한 값과 비교하였으며 그 결과는 대체적으로 일치하였다. 현장 시험 역시 풍화토에서 수행되었으며, 가압 그라우팅 쏘일네일링의 인발저항력이 중력식보다 약 36% 더 큰 것으로 나타났다. 이는 유효경 증가효과 약 24%, 기타, 잔류응력 및 구근 거칠기 증가 효과 약 10%에 기인함을 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권1호
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• pp.25-34
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• 2016

부도체로 알려져 있는 기존의 콘크리트에 전기 전도성 재료를 혼입하여 발열 콘크리트로서 개발하려는 연구가 90년대 이후 진행되어 왔다. 하지만 콘크리트 시험체의 발열 재현성 확보가 어려워 활발한 연구가 이루어지지 못했다. 이에 따라 본 연구에서는 융설용 재료로써 활용 가능한 발열 콘크리트 개발을 목적으로, 흑연, 금속분말, 혼화제를 혼입한 시멘트 페이스트 및 모르타르를 제작하여 $-2^{\circ}C$의 저온환경에서의 발열특성과 재현성을 평가하였다. 또한 미세화학분석을 통해 발현 재현성의 원인을 규명하고자 하였다. 실험 결과, 흑연과 고성능 AE감수제를 혼입한 시험체가 가장 우수한 발열 성능 및 재현 가능성을 보였다. 이에 따른 미세화학분석 결과, 고성능 AE 감수제 내의 폴리머 혹은 메타크릴산 성분이 흑연과 전기화학적 반응을 일으켜 발열 재현성능을 부여한 것으로 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제8권3호
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• pp.213-228
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• 2014

Alkali-activated binder (AAB) is recently being considered as a sustainable alternative to portland cement (PC) due to its low carbon dioxide emission and diversion of industrial wastes and by-products such as fly ash and slag from landfills. In order to comprehend the behavior of AAB, detailed knowledge on relations between microstructure and mechanical properties are important. To address the issue, a new approach to characterize hardened pastes of AAB containing fly ash as well as those containing fly ash and slag was adopted using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectra microanalyses. The volume stoichiometries of the alkali activation reactions were used to estimate the quantities of the sodium aluminosilicate (N-A-S-H) and calcium silicate hydrate (CSH) produced by these reactions. The 3D plots of Si/Al, Na/Al and Ca/Si atom ratios given by the microanalyses were compared with the estimated quantities of CSH(S) to successfully determine the unique chemical compositions of the N-A-S-H and CSH(S) for ten different AAB at three different curing temperatures using a constrained nonlinear least squares optimization formulation by general algebraic modeling system. The results show that the theoretical and experimental quantities of N-A-S-H and CSH(S) were in close agreement with each other. The $R^2$ values were 0.99 for both alkali-activated fly ash and alkali-activated slag binders.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.939-946
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• 2005

비균질 재료인 콘크리트의 강성 특성과 성능저하 현상을 웨이블릿 변환을 이용한 다중해상도해석을 통해 각 관찰 규모에 따라 동질화 과정의 적용성 및 거시적 손상지수의 평가 등을 연구하였다. 연속적인 Haar 웨이블릿 변환은 기존 강성행렬의 특성을 연속적인 축소규모로의 복제를 통해 미세규모로부터 거시규모로의 축소 또는 복원 과정을 나타내었고 이는 선형구조계의 크기별 스펙트럼 특성의 보존, 즉 타원성, 철면성 그리고 양의 정부호성을 보존하여 각 규모별 해의 유효성을 확인하였다. 웨이블릿 계수를 이용한 기존 강성의 평균은 거시단계의 변형에너지와 상호관계를 가지고 아래 단계로의 축소, 윗 단계로의 복원을 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 다중해상도해석의 예제로서 1차원 및 2차원 2상복합체를 가지고 유한요소해석을 통해 기존 이론의 검증과 최소고유치의 각 크기단계별 변화 과정, 원 축소 구조계의 해의 유일성 그리고 국부적 손상지수의 동질화 여부 등을 검사하였다. 이러한 동질화 축소 과정은 자유도가 큰 비선형 구조계로의 적용의 첫 단계를 제공하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권3호
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• pp.281-289
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• 2015

본 연구에서는 $CO_2$ 양생 효과를 극대화 할 수 있는 ${\gamma}-C_2S$와 MgO와 같은 $CO_2$ 흡수 물질을 혼입한 시멘트 페이스트의 $CO_2$ 양생 효과에 관한 연구를 위하여 W/B를 40%로 설정하고 혼화재료 ${\gamma}-C_2S$와 MgO를 90% 다량 치환하여 혼화재료, $CO_2$ 양생 유무에 따른 압축강도 측정, 미세 화학분석을 실시하였다. 그 결과 $CO_2$ 양생으로 인해 Plain의 경우 약 1.08배~1.26배의 압축강도 증가 효과가 나타났으며 ${\gamma}-C_2S$와 MgO를 90% 치환한 ${\gamma}-C_2S$, MgO 실험체의 경우, 각각 14.56배~45.7배, 6.5배~10.37배 향상 효과가 나타났다. 이에 따라 미세 화학분석을 실시하여 다량의 $CaCO_3$, $MgCO_3$가 생성된 것을 확인하고 공극 감소의 효과를 확인하였다. 따라서 $CO_2$ 흡수물질 ${\gamma}-C_2S$, MgO를 다량 혼입한 시멘트 페이스트의 $CO_2$ 양생에 의한 압축강도 발현효과가 검증됨을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5947-5955
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• 2013

본 연구에서는 급속시공이 가능한 모듈러 도로포장 시스템에서 포장체 모듈 사이의 조인트에서 발생하는 축방향 변형량을 평가하고, 시멘트 페이스트, 에폭시, 폴리우레탄을 매트릭스로 하는 2성상 복합재료에 대하여 조인트 연결재료로서의 적용가능성을 검토하였다. 포장체 모듈 하부에 받침이 있는 경우와 노반에 직접 접촉하는 경우에 대해 FEM해석을 실시하여 발생 변형량을 평가하였다. 변형 유발 요인으로 자중 및 활하중, 온도변화 및 건조수축을 고려하였으며, 그 중 온도변화에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 2성상 복합체의 변형성능 예측은 수정 전단지연 모델을 이용하여 수행하였다. 모래 혼입 부피비율에 따른 복합체의 탄성계수와 최대 인장변형률 변화를 검토한 결과, 15~20 mm의 조인트 폭에 대해, 폴리우레탄을 사용할 경우 모래를 20~30 % 비율로 치환함으로써 소요 변형성능을 확보하면서 동시 경제적인 조인트 연결재료로 활용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1077-1080
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• 2008

표면염소이온량, 투수계수, 염소이온 확산계수, 임계 염소이온량과 같은 재료 매개변수는 콘크리트의 내구성능을 이해하는데 매우 중요한 재료 매개변수이다. 지난 수십 년간, 해양성 콘크리트 구조물의 내구성 설계에 대한 많은 연구가 이루어졌으나 그 결과는 서로 상이하다. 콘크리트의 통합적인 내구성 설계 시스템을 개발하기 위해서 염소이온의 침투에 영향을 미치는 재료매개변수를 정립하는 것은 반드시 필요한 연구이다. 본 고의 목적은 콘크리트의 재료 매개변수를 시간단계별로 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 정리하는 것이다. 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 표면 염소이온량 $[Cl]_s$, 투수계수 K, 염소이온 확산계수 $D_c$, 임계 염소이온량 $[Cl]_{cr}$ 을 산정할 수 있는 해석적 기법이 소개되었다. 이는 시멘트 경화체의 수화단계별 특성을 고려하여 시간의 함수로 표현하였다. 본 고에서 소개한 재료 매개변수의 정립은 시간경과에 따른 염소이온 침투를 시뮬레이션하기 위한 필수적인 선행연구로서, 향후에는 침투 특성을 묘사할 수 있는 지배방정식 등과 같은 다양한 해석적 기법들이 개발될 예정이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.531-537
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• 2009

이 연구에서는 알칼리-실리카 반응성을 평가하는데 적용되는 ASTM C 227과 ASTM C 1260 모르타르 봉 시험법으로 쇄석골재의 반응성을 평가하고, 제작된 모르타르를 3년간 일반 환경에 노출시킨 뒤, 알칼리-실리카 반응으 로 인해 생성될 수 있는 반응생성물 확인과 화학분석을 위해 SEM과 EPMA 분석을 실시하였다. 이 연구에서는 SEM의 secondary electron image(SEI)와 EPMA의 backscattered electron image(BSEI)를 이용하였다. 이 연구에 사용된 쇄석골재 는 ASTM C 227에 의해서는 2년간 뚜렷한 팽창을 나타내지 않았지만, KOH 용액을 이용한 반응촉진법에 의해서는 유 해 가능성이 있는 것으로 나타났다. 모르타르 봉 시험 시행 후, SEM SEI 분석 결과, ASTM C 227에 의해 제작된 모 르타르 봉에서는 골재 입자와 시멘트페이스트 사이에 알칼리-실리카 반응에 의한 흔적이나 pore 내에서 반응생성물이 확인되지 않았다. 하지만 ASTM C 1260에 의한 모르타르 봉에서는 알칼리-실리카 반응의 전형적인 반응생성물로 알려 진 꽃잎형(rosette morphology)의 알칼리-실리카 겔(gel)이 확인되었다. EPMA 분석 결과, ASTM C 227에 의한 모르타르 봉에서도 골재 입자 표면에 부분적으로 미세하게 Al-ASR gel이 확인됨에 따라 ASTM C 227에 의해 2년간 무해한 팽 창을 나타내었던 모르타르 봉에서도 알칼리-실리카 반응이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 반응성 촉진 시험 후의 모르 타르의 EPMA 분석 결과에서는 골재 입자에 발생된 균열 내부뿐만 아니라 pore 내부에 알칼리-실리카 겔이 축적되어 있는 것으로 나타났으며, 또한 pore 내에서 확인된 겔이 골재 입자 내부에 생성된 겔에 비해 Ca 함량이 더 풍부한 것 으로 나타났다. 국내에서 생산되는 쇄석골재 사용으로 인하여 구조물 내부에 발생한 변화를 미세구조를 통해 확인한 결 과, 알칼리-실리카 반응에 의한 구조물 열화를 알 수 있었다. 따라서, 국내 쇄석골재 사용량 증가에 따라 새로운 건설에 있어서 알칼리-실리카 반응 방지를 위한 고려가 있어야 할 것으로 판단된다.