• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권10호
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• pp.21-29
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• 2021

국내외 대부분의 콘크리트 중력식 댐은 시공 시 발생하는 콘크리트 수화열로 인한 균열을 제어하기 위해 분할타설을 시행하고 있다. 이로 인해 댐 규모와 관계없이 수축이음부, 시공이음 부에서 담수 후 일정 수준의 침투가 발생하고 있다. 설계에서는 신죽 및 시공 이음부 누수를 고려하여 배수처리를 반영하고 있는 실정이다. 또한 온도에 따라 수축팽창하는 콘크리트 구조물의 특성상 동절기에는 수직이음부 확대가 불가피하다. 이에 대한 대비책으로 수직이음부 내에 2열 PVC 지수판과, 침투를 흘려보낼 수 있는 배수공을 일반적으로 설치하고 있다. PVC 지수판의 경우 댐 준공 초기에는 우수한 효과를 발휘한다. 그러나 콘크리트 댐체와의 열팽창 계수가 다르기 때문에 해를 거듭할수록 수축팽창에 따른 계면 탈락 현상이 발생하고 있다. 이로 인해 차수효과가 떨어져 댐체 하류면까지 흘러가는 침투가 발생할 가능성이 크다. 이 외 침투의 원인으로는 타설 시의 품질관리에 관한 문제, 콘크리트 수화열에 의한 균열발생, 방수 공법 및 재료의 문제점 등이 있을 수 있다. 따라서 콘크리트 댐에서의 침투를 방지하기 위해 수직이음부에서 수팽창성 차수재를 이용한 보강공법(D.S.I.M.)을 개발하였다. 수팽창성 차수재를 이용한 침투저감 공법에 대한 적용효과를 확인하기 위해 경북 영천시에 있는 보현산댐에서 현장 적용성을 검토하였다. 현장조사결과 갤러리 내 배수량을 체크 및 수중 약액 조사를 실시한 결과 수직이음부에 연결된 배수공에서 침투가 많이 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 일부 지수판의 역할이 완벽히 이루어지고 있지 않음을 확인할 수 있었다. D.S.I.M.을 적용한 후 갤러리 내 배수량을 확인하였다. 침투가 많은 수직이음부 3개소에 먼저 시험시공을 한 결과 해당부위의 갤러리 내 배수량이 약 87% 저감된 것을 확인하였다. 나머지 13개소의 수직이음부에 적용한 결과 총 갤러리 내 총 배수량 기준으로 83%의 저감효과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 콘크리트 댐의 하류면에서 보이는 물비침 및 침투수량을 저감하기 위해서는 상류면에서 수직이음부에서 침투를 방지하는 D.S.I.M.이 유효한 공법임을 확인할 수 있었다. 국내외 타 콘크리트 댐의 경우에도 D.S.I.M.을 적용한다면 하류면에서 육안으로도 보이는 수직이음부를 통한 침투에 대한 보수효과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.261-283
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• 2023

본 연구는 최근 섬유 보강 콘크리트의 성능 보강재료 적용이 검토되고 있는 합성섬유 종류 중 PET (Polyethylene terephthalate) 섬유 보강재에 대하여 단기 및 장기 성능변화 여부 검토를 통해 PET 섬유의 성능 안정성을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 PET 섬유를 산/알칼리 환경에 노출시킨 후 잔류 성능을 분석하였으며, PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 재령별 휨강도, 등가 휨강도, 그리고 콘크리트 시편에서 채취한 PET 섬유를 주사현미경(SEM)을 이용하여 표면의 변화를 분석하였다. PET 섬유의 산/알칼리 환경 노출 실험결과, 산성 환경에서는 83.4~96.4%, 알칼리 환경에서는 42.4~97.9%의 강도 보유율을 나타내었다. 섬유 자체의 강도 보유율은 고온의 강알칼리 조건에 노출될 경우 강도 감소가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 강도 보유율은 에폭시로 코팅된 가공사에서 강도보유율이 증가하는 것으로 나타났다. PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 휨강도 및 등가 휨강도 실험결과에서는 휨강도 저하가 나타나지 않았으며, 등가 휨강도 결과도 섬유 보강재로써의 성능 저하는 나타나지 않았다. SEM 분석 결과에서도 PET 보강 섬유의 표면 손상이나 단면 변화가 관찰되지 않았다. 이와 같은 결과는 섬유 보강 콘크리트가 초기 고온 노출되는 경우나 재령 경과에 따라서도 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 보강 섬유가 어떠한 손상이나 단면 감소가 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 섬유에 대한 강도 감소 영향은 우려하지 않아도 된다는 것으로 판단된다. 재령에 따른 휨강도, 등가 휨강도도 안정적으로 발현됨에 따라 PET 섬유 보강재의 사용으로 우려되는 가수분해로 인한 성능저하 등이 발생하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 안정적인 잔류강도 보유 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.83-91
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• 2019

본 연구는 화재 피해를 입은 콘크리트 구조물을 디지털 카메라 및 이미지 프로세싱 소프트웨어를 활용하여 손상도 평가를 하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 W/C=0.5(일반 강도) 및 0.3(고강도)의 모르타르 및 페이스트 시료를 전기로에 넣어 $100^{\circ}C$에서 $1000^{\circ}C$까지 화재피해를 모사한 후, 압축강도 및 색도 분석을 분석하였다. 여기서 페이스트는 분말형태로 가공하여 CIELAB 색도를 측정하였고, 디지털 카메라로 시료를 촬영한 후 색상 강도 분석(color-intensity analyzer) 소프트웨어로 RGB 색도를 측정하였다. 그 결과 가열 온도 $400^{\circ}C$ 까지는 압축강도 잔존율이 W/C=0.5는 87.2 %, W/C=0.3은 86.7 % 수준의 강도 손상을 보였다. 그러나 $500^{\circ}C$ 이상에서는 급격한 강도 저하가 나타났으며, W/C=0.5는 55.2 %, W/C=0.3은 51.9 %의 압축강도 잔존율이 나타났다. $700^{\circ}C$ 이상에서는 W/C=0.5는 26.3 %, W/C=0.3은 27.8 %으로써 구조물의 내구성을 확보할 수 없는 수준이었다. $L^*a^*b$ 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 $b^*$가 급격히 높아지는 결과가 나타났다. 이는 $700^{\circ}C$이후에서 노란색의 강도가 강해지는 것으로 분석된다. 또한, RGB 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 R 및 G의 히스토그램 첨도 및 빈도가 높아지는 것을 확인하였다. 이는 R 및 G의 픽셀(화소)이 많아지는 것으로 분석된다. 따라서 화재 피해를 입은 콘크리트의 색도 분석은 노란색($b^*$ 혹은 R+G)의 변화를 확인하는 것으로 손상 정도를 예상하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.119-126
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• 2012

포틀랜드 시멘트는 전 세계적으로 매년 15억 톤을 생산하고 있으며, 이로 인해 전체의 배출량에 7% 이상의 $CO_2$ 가스 배출로 많은 지구환경을 지속적으로 오염을 시키고 있다. 그리고 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애시를 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트에 재활용하고 있으나, 50% 이상을 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 한편 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 알칼리 활성 콘크리트는 시멘트 대신에 실리콘(Si)과 알루미늄(Al)이 풍부한 플라이애시를 사용하여 알칼리 용액으로 활성화시킨 시멘트 ZERO 콘크리트로서 $CO_2$ 가스를 저감하는데 효과적이다. 본 연구에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애시를 100% 사용한 지오폴리머 콘크리트를 개발할 목적으로 알칼리 활성화제와 양생조건 등이 모르타르의 압축강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, $60^{\circ}C$에서 48시간 동안 양생을 한 다음 기건양생을 실시할 경우 재령 28일에서 압축강도 70 MPa의 지오폴리머 모르타르를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.159-166
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• 2011

본 논문은 에폭시 계열의 폴리머 콘크리트 교면포장 공법의 국내 적용 가능성을 검토하기 위하여 교면포장용 폴리설파이드 에폭시 재료에 대한 물리 역학적 특성을 평가하기 위하여 수행하였다. 강도특성을 평가하기 위하여 압축강도, 휨강도, 접착강도 시험을 수행하였으며 내구특성 평가를 위하여 염소이온침투시험, 동결융해저항성시험, 자외선영향 평가를 실시하였다. 시험결과 압축강도, 휨강도, 접착강도 등은 미국콘크리트협회에서 제시하는 기준을 만족하는 것으로 평가되었다. 그러나 다양한 시험온도에서의 강도 시험결과에서 에폭시 재료가 온도 의존성이 큰 것으로 나타나 향후 국내 적용시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다. 휨강도 시험을 통한 처짐에 대한 추종성은 기존 아스팔트 교면포장에 비해 우수한 것으로 평가되었다. 또한 염소이온침투 저항성, 동결융해 저항성 등에 대해서도 우수한 성질을 가진 것으로 평가되었다. 에폭시 슬러리 혼합물에 대한 자외선 영향 평가에서는 강도 증가와 파괴시 변형률 감소가 나타났으나 자외선 노출 후에도 기존 아크릴계 폴리머 콘크리트보다 처짐에 대한 추종성이 양호한 것으로 평가되었다. 따라서 폴리설파이드 에폭시 재료가 교면포장 공법으로 사용하기에 적절한 물리적 특성을 가지고 있다고 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.119-130
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• 2006

본 연구는 연속철근콘크리트포장이 주행 차량하중을 받을 때의 거동을 분석하고 철근비가 이러한 거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 수행되었다. 0.6. 0.7. 0.8%의 다른 철근비를 가진 단면을 대상으로 차량하중이 가하질 때의 연속철근콘크리트포장의 거동과 밀접한 연관이 있는 균열부에서의 하중전달률을 평가하여 비교 분석하고, 또한 주행하는 트럭하중에 대한 콘크리트 슬래브의 응력을 비교 분석하여 철근비가 차량하중에 대한 연속철근콘크리트포장의 거동에 미치는 영향을 연구하였다. 균열부에서의 하중전달률을 구하기 위하여 Falling Weight Deflectometer (FWD) 충격하중 재하시험을 수행하였으며 컬링 현상으로 인하여 횡방향균열에서 하중전달효과가 변화하는지 파악하기 위하여 FWD 충격하중 재하시험을 하루 중 다른 세 가지 시간에 수행하였다. 또한 콘크리트 슬래브 및 분리층의 동적 변형률을 측정하기 위하여 차량 동적하중 재하시험을 수행하였다. 연구 결과 연속철근콘크리트포장의 횡방향균 열부에서의 하중전달률은 대체적으로 매우 높으며 측정시간(또는 온도변화)에 따른 변화는 매우 작아 뚜렷한 특징이 없으며 철근비가 다른 구간에서도 뚜렷한 차이가 없었다. 그리고 차량속도가 증가하면 콘크리트 슬래브와 분리층의 변형률이 감소하는 경향을 보였으며 주행이격이 생기면 변형률이 감소하였으나 철근비의 변화에 따른 차량 동적하중에 대한 연속철근콘크리트포장의 변형률의 변화는 뚜렷하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.751-760
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• 2005

본 논문에서는 확산과 수분이동에 의한 침투를 함께 고려할 수 있는 염소이온침투 모델을 제시하고 이를 바탕으로 유한요소 프로그램을 개발한다. 개발된 프로그램을 이용하여 습도와 온도가 연속적으로 변화하는 현장상태에 대한 염소이온 침투 해석을 수행한다. 해석과정으로 먼저 수분확산해석을 수행한다. 이 해석에 의한 각 유한요소의 상대습도를 바탕으로 염소이온 침투해석을 위한 재료상수를 구한다. 이러한 재료상수를 이용하여 염소이온 침투해석을 수행하게 된다. 각 유한요소들은 시간과 재령에 따라 연속적으로 변화하는 재료상수 값을 가지게 된다. 내외부의 상대습도 차이가 크면 수분이동에 의한 염소이온 침투의 영향이 커지지만 내외부의 상대습도의 차이는 수분확산에 의해서 재령에 따라 감소하므로 수분이동에 의한 염소이온 침투의 영향은 재령에 따라 감소한다. 반복 습윤은 수분이동에 의한 염소이온 침투의 영향을 증가시켜 철근 주위의 염소이온 농도를 커지게 한다. 현장상황과 같이 건습의 반복이 장기적으로 발생하게 되면 수착과 확산을 함께 고려한 염소이온 침투량이 수분이동을 고려하지 않은 염소이온 침투량보다 매우 크다. 따라서, 항만 콘크리트 구조물에 대한 염소이온 침투해석을 장기재령동안 수행할 경우에는 수분이동 메커니즘을 포함한 수치 모델링을 바탕으로 건습의 반복을 고려하여 해석을 수행하는 것이 해석의 오차를 줄일 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.811-818
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• 2005

플래쉬 콘크리트의 유동성 및 유동성 감소는 유기 화학혼화제의 종류에 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 유기화학 혼화제는 콘크리트의 물성을 증가시킬 수 있다. 술포네이트 나프탈렌 포름알데하이드(SNF, Sulfonated Naphthalene-Formaldehyde) 고유동화제(superplasticizer)가 대표적으로 많이 사용되고 있으나, 유동성 감소의 문제점이 있다. 본 연구에서는 술포네이트 멜라민 포름알데하이드(SFM, Sulfonated Melamine-Formaldehyde) 고유동화제를 합성하여 SNF 고유동화제의 물리적 특성을 보완하고자 한다. SNF계 고유동화제를 4단계로 나누어 반응을 진행하였고, Step.1은 hyydroxymethylation 단계이고, Step.2는 sulfonation단계이고, Step.3은 중합단계이고, Step.4는 안정화 단계이다. SMF 고유동화제의 합성은 pH, 반응온도 및 반응시간에 영향을 받는다 본 합성에서 우리는 멜라민과 포름알데하이드의 몰비를 1:3, 1:4로 변화시키고, Step. 3에서 촉매의 양을 조절하면서 반응을 진행하였다. 그리고, SMF 고유동화제 및 SNF계 고유동화제와 혼합한 시료에 대해서 시멘트 대비 0.5, 1.0, 1.5wt% 첨가하여 물리적 특성을 비교하였다. 고유동화제를 첨가한 시료는 첨가하지 않은 시료 CEM보다 높은 압축강도, 슬럼프 값을 나타내었고, 미세한 기공과 낮은 기공율을 보였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.45-55
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• 2005

시멘트 콘크리트 포장은 시공초기의 품질관리가 포장의 장기공용성에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 시공초기에 발생되는 문제점을 최소화하기 위한 다양한 연구가 국내외에서 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로 시멘트 콘크리트의 품질관리에서 양생은 중요한 사항이며, 포장용 시멘트 콘크리트에서도 양생시에 양생제를 사용하여 슬래브 표면에 불투수 막을 형성하여 수분증발을 방지하는 피막양생 (membrane curing)을 많이 사용하고 있다. 양생제의 역할은 콘크리트 표면의 수분증발억제에 있다. 국내에서 사용되고 있는 양생제는 시공품질관리 측면에서 살포량이 적정한지에 대한의문이 계속 제기되어 왔다. 본 연구에서는 시멘트 콘크리트 포장 시공시 살포되는 양생제의 양을 조정하여 다양한 살포량에 따른 증발량 관측을 통해 양생제 살포량과 수분증발량 변화와의 상관관계를 제시하였다. 이를 위해 2002년과 2003년 여름철에 고속도로 시공현장에서 4회에 걸쳐 다양한 양생제 살포량$(0에 따른 증발량 콘크리트 포장의 온도변화, 콘크리트 표면의 강도발현속도(초음파 전달속도) 등을 측정하였다. 본 연구에서 얻은 결론은 현재 국내 시공현장에서의 양생제 살포량은 약 $160ml/m^2$으로 나타났고, 수분증발은 억제하고 적정한 보습효과를 얻기 위한 최적 양생제 살포량은 약 $400ml/m^2$인 것으로 분석되었다. 강도발현속도 시험결과 양생제의 살포량의 변화가 장기강도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.117-122
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• 2011

아스팔트 콘크리트 포장은 많은 곳에서 쓰여지는 것을 볼 수 있다. 도심지 도로, 고속도로, 주차장, 그리고 자전거 도로에 이용되고 있다. 사용재료의 성질을 보면 비교적 온도에 민감한 재료로 분류될 수 있다. 여름철에는 유연한 성질을 보여주고 있고 겨울철에는 강성의 성질을 보여주고 있다. 포장관리의 측면에서는 손상된 부분에 대해서는 비교적 쉽게 보수할 수 있는 점을 들 수 있다. 그리고 일반적인 아스팔트 포장의 색깔은 검정과 회색으로 구성되어 있음을 알 수 있는데 이들 아스팔트 포장은 다양한 칼라로 표현할 수 있는데 크게 두 가지의 방법으로 칼라포장을 시공할 수 있다. 첫 번째로 시멘트 형태의 칼라도료를 아스팔트 포장에 칠하는 방법으로 도료가 벗겨지는 것을 방지하기 위해서는 주위를 요하는 시공이 요구된다. 두 번째의 방법은 칼라 첨가제를 이용한 칼라 아스팔트 시공을 들 수 있다. 본 방법은 원하는 아스팔트 층에 대해 전체적으로 색을 입히는 방법으로 장점으로는 일반적으로 쓰고 있는 혼합물 배합설계를 이용할 수 있다는 점이다. 단점으로는 주로 빨간색 그리고 갈색으로만 색깔을 표현할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 제시된 첨가제를 이용하여 영구변형, 수분민감도 및 피로균열에 대한 공용성을 평가하고자 한다.