• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4960-4968
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• 2015

본 논문에서는 숏크리트 구조물의 염해 내구성을 개선하고자 광물성 혼화재의 종류 및 혼입량에 따라 유럽의 시험규준인 NT BUILD 492에 준하여 염해 저항성을 평가하였다. 또한 정적강도 및 염소이온 침투저항성 등의 역학적 특성을 함께 평가하였다. 부순 골재를 사용하여 굵은 골재 최대치수 10mm의 숏크리트용 혼합쇄석 골재를 제작하였다. 재령 28일 압축강도를 기준으로 실리카퓸 15% 혼입 변수가 67.55MPa로 가장 높은 강도를 나타냈으며, 플라이애시와 고로슬래그는 혼입률이 증가할수록 강도가 감소하는 것으로 나타났다. 염소이온 침투저항성 시험에서는 기본 배합에서 "높음" 등급으로 나타났으며, 혼화재료의 경우 플라이애시를 제외하고 모든 변수에서 침투저항성이 매우 증가하는 경향을 보였다. 촉진 염화물 확산 침투시험으로 KCL, ACI, FIB 기준에 대한 내구수명을 평가하였다. 시험결과 실리카퓸 15%를 혼입한 변수에서 가장 낮은 확산계수를 얻었다, KCI 기준으로 약 65년의 내구수명을 갖는 것으로 나타났으며, FIB 기준으로 131년의 내구수명을 갖는 것으로 나타났다. KCI, ACI, FIB 기준 중 모든 변수에서 KCI 기준의 내구수명이 가장 낮은 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.335-343
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• 2010

콘크리트 내부의 철근부식은 구조물의 안전성에 큰 영향을 주므로, 목표 내구수명동안 구 조물의 성능을 확보하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구는 대도시나 지하구조물에서 중요하게 평가되는 탄산화에 대하여, 유전자 알고리즘을 적용한 콘크리트 배합기법에 대한 연구이다. 이를 위해, 배합인자에 따른 이산화탄소 확산계수를 문헌조사를 통하여 분석하였으며, 습도를 고려한 최적 함수식을 회귀분석을 통하여 도출하였다. 최적 함수식은 12개의 실험자료에 대하여, 물-시멘트비, 단위 시멘트량, 잔골재율, 단위 굵은골재량, 그리고 상대습도를 포함하도록 고려하였으며, 유전자 알고리즘을 통하여, 주어진 이산화탄소 확산계수에 대한 콘크리트 배합을 도출하였다. 3개의 배합에 대하여 검증한 결과, 10% 미만의 상대오차를 보이며 주어진 배합을 잘 추정하였다. 최종적으로 서로 다른 환경과 설계 제원을 가지는 콘크리트 구조물을 가정하여, 목표 확산계수와 단위 시멘트량을 계산하였으며, 이를 이용하여 배합을 추정하였다. 제안된 기법은 주어진 확산계수와 배합을 잘 추정하였으며, 다양한 배합인자 및 혼화재료가 고려된 실험 자료를 이용한다면 더욱 합리적인 배합 기법으로 발전할 것이다.

• 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.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권6호
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• pp.602-608
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• 2013

본 연구에서는 BS다량 치환 콘크리트의 알칼리자극제로서 순환골재 및 고분말도의 FC를 복합 사용한 콘크리트의 제반 공학적 특성 및 미시적 분석을 실시하였다. FC 치환에 따른 슬럼프 및 공기량은 큰 차이가 없었으며, 응결시간은 FC 치환에 따라 비례적으로 단축되는 것으로 나타났다. FC 치환에 따른 압축강도는 고분말도의 FC가 치환됨에 따라 촉진된 수화반응 및 순환골재의 미수화 시멘트의 알칼리 용출로 인해 BS의 잠재수경성 반응을 촉진시켜 초기 및 28일 재령에서의 Plain 대비 강도저하를 상당부분 회복할 수 있었으며, 특히 향후 재령이 경과함에 따라 포졸란 반응의 활성화로 추가적인 강도향상이 기대된다. 탄산화 저항성의 경우 큰 차이가 없으며, 세공분포의 경우 FC 치환률이 증가함에 따라 $0.1{\mu}m$이하의 미세 공극분포가 급격히 증가하는 경향을 보였고, SEM 측정결과 FC 치환에 따른 7일 및 28일에서의 C-S-H 및 $Ca(OH)_2$의 생성을 확인하여 FC가 BS 다량치환 순환골재 콘크리트의 알칼리 자극에 기여함을 확인 할 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.41-49
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• 2009

국내에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율이 증가하는 수준에 비하여 이의 기술적인 발전은 상대적으로 뒤쳐져 있다고 할 수 있다. 또한, 사용기간의 증가와 함께 여러 가지 기술적인 문제점도 부각되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 외국의 콘크리트포장 배합의 특성을 분석하고 이를 기초로 한국의 실정에 부합하는 장수명의 고강고 고내구성의 콘크리트 포장의 최적배합을 도출하고자 하였다. 단위시멘트량, 잔골재율(S/a), 그리고 물-시멘트(W/C)비 등을 변수로 하여 배합에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 장기적인 공용수명을 확보하고 고강도 고내구성의 포장을 위하여 우선적으로 단위시멘트량을 375kg/$m^3$, 400kg/$m^3$, 425kg/$m^3$ 수준으로 증가시킬 것을 권장한다. 또한, 최적배합표는 포장타설 장비를 활용하여 포설하므로 슬럼프 40mm로 결정하였고, 동결융해 방지를 위하여 공기량을 5%로 결정하였다. 또한 시공 시 재료 수급의 원활함을 위하여 굵은골재 최대 치수를 25mm로 결정하였다. 도로의 장수명을 위한 고강도 배합을 위해 낮은 W/C비와 단위시멘트량의 증가가 요구되는데, 예비실험 결과 공기연행제와 폴리카본산고성능 AE감수제를 사용하여 W/C비를 0.4까지 낮추어도 증가된 단위시멘트량에 대하여 충분히 목표 슬럼프를 가지는 배합이 가능한 것으로 나타났다. 예비 실험 결과 S/a를 0.34까지 낮추어도 골재의 분리 등 문제를 보이지 않고 충분히 배합이 가능하였으며, 이는 단위 시멘트페이스트 양의 증가로 인한 점착력 증가와 워커빌리티의 향상에 의한 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권3호
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• pp.305-326
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• 2022

To realize the recycling utilization of waste concrete and alleviate the shortage of resources, 11 specimens of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube columns were designed and manufactured in this study, and the cyclic loading tests on the specimens of columns were also carried out respectively. The hysteretic curves, skeleton curves and performance indicators of columns were obtained and analysed in detail. Besides, the finite element model of columns was established through OpenSees software, which considered the adverse effect of recycled coarse aggregate (RA) replacement rates and the constraint effect of circular steel tube on internal RAC. The numerical calculation curves of columns are in good agreement with the experimental curves, which shows that the numerical model is relatively reasonable. On this basis, a series of nonlinear parameters analysis on the hysteretic behaviors of columns were also investigated. The results are as follows: When the replacement rates of RA increases from 0 to 100%, the peak loads of columns decreases by 7.78% and the ductility decreases slightly. With the increase of axial compression ratio, the bearing capacity of columns increases first and then decreases, but the ductility of columns decreases rapidly. Increasing the wall thickness of circular steel tube is very profitable to improve the bearing capacity and ductility of columns. When the section steel ratio increases from 5.54% to 9.99%, although the bearing capacity of columns is improved, it has no obvious contribution to improve the ductility of columns. With the decrease of shear span ratio, the bearing capacity of columns increases obviously, but the ductility decreases, and the failure mode of columns develops into brittle shear failure. Therefore, in the engineering design of columns, the situation of small shear span ratio (i.e., short columns) should be avoided as far as possible. Based on this, the calculation model on the skeleton curves of columns was established by the theoretical analysis and fitting method, so as to determine the main characteristic points in the model. The effectiveness of skeleton curve model is verified by comparing with the test skeleton curves.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.445-462
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• 2022

To investigate and evaluate the seismic damage behaviors of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns, in this study, the cyclic loading tests of 11 composite columns was carried out by using the load-displacement joint control method. The seismic damage process, hysteretic curves and performance indexes of composite columns were observed and obtained. The effects of replacement rates of recycled coarse aggregate (RCA), diameter thickness ratio, axial compression ratio, profile steel ratio and section form of profile steel on the seismic damage behaviors of composite columns were also analyzed in detail. The results show that the failure model of columns is a typical bending failure under the combined action of horizontal loads and vertical loads, and the columns have good energy dissipation capacity and ductility. In addition, the replacement rates of RCA have a certain adverse effect on the seismic bearing capacity, energy consumption and ductility of columns. The seismic damage characteristics of composite columns are revealed according to the failure modes and hysteretic curves. A modified Park-Ang seismic damage model based on the maximum displacement and cumulative energy consumption was proposed, which can consider the adverse effect of RAC on the seismic damage of columns. On this basis, the performance levels of composite columns are divided into five categories, The interlayer displacement angle and damage index are used as the damage quantitative indicators of composite columns, and the displacement angle limits of composite columns at different performance levels under 80% assurance rate are calculated as 1/105, 1/85, 1/65, 1/28, and 1/25 respectively. On this basis, the damage index limits corresponding to each performance level are calculated as 0.045, 0.1, 0.48, 0.8, and 1.0 respectively. Finally, the corresponding relations among the performance levels, damage degrees, interlayer displacement angles and damage indexes of composite columns are established. The conclusions can provide reference for the seismic design of SRRC filled circular steel tube composite columns, it fills the vacancy in the research on seismic damage of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.433-442
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• 2010

콘크리트의 염화물 확산계수의 제어는 염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 확보에 필수적이며, 이를 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 목표 내구수명을 만족하는 목표확산계수를 도출하고 유전자 알고리즘을 통하여, 최적배합을 도출하는데 있다. 이를 위하여, 동일한 골재 및 혼화재를 사용한 30개의 배합과 그에 따른 염화물 확산계수를 분석하였으며, 27개를 대상으로 확산계수 예측식을 도출하였다. 확산계수 예측식의 변수로는 물-결합재비, 단위 혼화재량(슬래그, 플라이 애쉬, 실리카퓸), 단위 시멘트량, 단위 잔골재 및 굵은 골재량을 포함하도록 하였으며 나머지 3개의 배합에 대하여 검증을 수행하였다. 최적 함수식은 27개의 배합에 대하여 평균 18.7%의 오차와 16.0%의 변동계수를 보이고 있었다. 주어진 3개의 확산계수에 대하여, 유전자 알고리즘을 통하여 도출된 배합은 0.3%~12.2%의 오차범위를 가지며 각각의 배합인자를 도출하였다. 최종적으로 서로 다른 내구성 설계변수(목표내구수명, 피복두께, 표면염화물량, 혼화재량)와 노출환경(온도 및 습도)을 가정하여 목표 확산계수를 도출하였으며, 이에 만족하는 최적화된 콘크리트 배합을 제안하였다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여, 내구성 콘크리트 배합도출에 대한 적용성을 평가하였으며, 제안된 기법은 다양한 확산계수의 범위를 가지는 광범위한 자료구축을 통하여 개선될 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.177-184
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• 2010

본 연구에서는 투수성 폴리머 콘크리트용 충전재로서 중질탄산칼슘, 고로슬래그미분말 및 플라이 애시를 사용하고 이들 충전재의 종류와 사용량이 투수성 폴리머 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 실험을 통해 검토하였다. 실험은 불포화 폴리에스테르 수지를 질량비로 5~7%, 충전재/수지 비를 0~2.0 그리고 나머지는 15 mm 체를 통과하는 굵은 골재로 하여 배합을 정하고 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수, 공극률, 압축강도 및 휨강도 시험을 실시하였다. 실험결과 수지의 사용량 및 충전재/수지 비의 증가에 따라 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수는 감소되고 압축 및 휨강도는 증가하는 경향을 나타냈으며 압축강도 8.0~35.0 MPa과 휨강도 2.0~9.0 MPa의 범위를 나타냈다. 가장 높은 압축강도와 휨강도를 나타낸 것은 불포화 폴리에스테르 수지 사용량 7%, 충전재/수지 비 2.0의 중질탄산칼슘 사용 배합이었다. 한편 압축강도 20 MPa 수준의 투수성 폴리머 콘크리트에서는 충전재로서 플라이 애시를 사용할 때가 가장 경제적인 것으로 나타났다.

• 한국산림과학회지
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• 제90권5호
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• pp.608-618
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• 2001

SEM이나 TEM에 의하여 토양의 풍화과정을 구명하는 것은 토양의 성질을 파악하는데 아주 중요하다. 본 연구에서 우리나라 남부지역 화강암질 삼림토양의 물리 화학적 성질과 초현미경적 특성을 파악하여 토양 형성 과정에서 여러 가지 정보를 제공해주고 있다. O층과 E층에서 삼림 소동물의 적극적인 활동을 증명 해주고 있는 동물 배설물인 fecal pellets의 외부형태를 상세히 관찰 할 수 있는데, 외부형태는 spherical, ellipsoidal, cylindrical, platy, threadlike의 5가지로 알려져 있는데(Mermut, 1985) 본 연구에서 doughnutlike 형태가 발견되었다. 토양 미세립자(微細粒子)는 투수(透水)에 의하여 상부 A층에서 용탈(溶脫)되어 B층이나 BC층에서 집적(集積)하는데 B층이나 BC층에서 Ped 표면에 집적(集積)되어 있는 cutan과 kaolinite가 퇴적(堆積)되어 있는 것을 관찰할 수 있고 cutan은 312cm나 되는 깊은 곳에서도 형성되고 있으며 이 cutan의 표면은 높은 배솔(倍率)로 관찰하여보니 fine silt, coarse clay, fine clay로 구성되고 있으며 rod-like halloysite를 관찰할 수 있다. Fine clay에서 TEM에 의해서 halloysite를 관찰할 수 있는데 halloysite는 장석(長石)에서 풍화 생성되는 것으로 널리 알려져 있으며 화강암에서 유래된 ferruginous chlorites에서도 생성되는 사실이 Cho와 Mermut(1992a, b)에 의하여 보고된바 있지만 Jackson(1962)에 의하여 kaolin의 풍화과정이 추론되고 Wada와 Kakuto(1983a, b)에 의하여 우리나라 Alfisols와 Ultisols에서 intergradient vermiculite-kaolin mineral의 생성과정이 추론된 바 있다. 따라서 본 연구에서도 많은 양의 halloysite가 ferruginous chlorite에서 풍화 생성됨을 확인할 수 있었다. 일차광물(一次鑛物)인 chlorites의 구성원소(構成元素)인 Fe가 풍화 과정에서 Iron oxides가 형성되어 토양을 붉은색을 띄게 하여 주는데 Bt층에서 ferruginous chlorites가 exfoliation이 생기며 1층(層)의 가장자리에 Iron oxides가 결품집합(結品集合)된 형태로 관찰(SEM)되었으며 fine clay에서 Hematite와 Goethite을 관찰(TEM)할 수 있다.