• Advances in materials Research
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• 제4권1호
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• pp.13-22
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• 2015

Concrete suffers strength loss when subjected to elevated temperatures during an accidental event such as fire. The loss in strength of concrete is mainly attributed to decomposition of C-S-H gel and release of chemically bound water, which begins when the temperature exceeds $500^{\circ}C$. But it is unclear about how much strength loss occurs in different stages of heating, retention and cooling regimes. This work is carried out to separate the total strength loss into losses during different stages of heating, retention and cooling. Tests were carried out on both Ordinary Portland Cement (OPC) based concrete and Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) blended concrete for $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ with a retention period of 1 hour for each of these temperature levels. Furnace cooling was adopted throughout the experiment. This study reports strength loss contribution during heating, retention and cooling regimes for both OPC based and GGBFS based concretes.

• Advances in concrete construction
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• 제3권3호
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• pp.223-236
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• 2015

Concrete is the most widely used material of construction. Concrete gained the popularity as a construction material due to the easy availability of its component materials, the easy formability, strength and rigidity upon setting and curing.In construction industry, strength is the primary criterion in selecting a concrete for a particular application. Now a days, the substantial amount of waste materials, containing the properties of the Pozzolana, is being generated from the major industries; and disposal of such industrial wastes generated in abundance is also a serious problem from the environmental and pollution point of view. On this backdrop, efforts are made by the researchers for exploring the possible utilization of such waste materials in making the sustainable construction material. The present paper reports the experimental investigations to study the strength characterization of concrete made from the pozzolanic waste materials. For this purpose, the Pozzolanic materials such as fly ash and ground granulated blast furnace slag were used as a cement replacing materials in conjunction with ordinary Portland cement. Equal amount of these materials were used in eight trial mixes with varying amount of cement. The water cement ratio was also varied. The chemical admixture was also added to improve the workability of concrete. The compressive strengths for 7, 28, 40 and 90 days' were evaluated whereas the flexural and tensile strengths corresponding to 7, 28 and 40 days were evaluated. The study corroborates that the pozzolanic materials used in the present investigation along with the cement can render the sustainable concrete.

• Advances in concrete construction
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• 제11권3호
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• pp.219-229
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• 2021

In recent years, geopolymer cements, have gained significant attention as an environmental-friendly type of cement. In this experimental research, effects of different alkaline activator solutions and variations of associated parameters, including time of addition, concentration, and weight ratio, on the mechanical strengths of Granulated Ground Blast Furnace Slag (GGBFS)-based Geopolymer Concrete (GPC) were investigated. Investigation of the effects of simultaneous usage of KOH and NaOH solutions on the tensile and flexural strengths of GGBFS-based GPC, and the influence of NaOH solution addition time delay on the mechanical strengths is among the novel aspects investigated in this research. four series of mix designs and corresponding specimen testing is conducted to study different parameters of the active alkali solutions on GPC mechanical strengths. The results showed that addition of NaOH to the mix after 3 min of mixing KOH and Na2SiO3 with dry components (1/3 of the total mixing duration) resulted in the highest compressive, tensile and flexural strengths amongst other cases. Moreover, increasing the KOH concentration up to 12 M resulted in the highest compressive strength, while weight ratio of 1.5 for Na2SiO3/KOH was the optimum value to achieve highest compressive strengths.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권6호
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• pp.601-613
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• 2023

Low liquid limit silt, widely distributed in the middle and down reaches of Yellow River, has the disadvantages of poor grading, less clay content and poor colloidal activity. It is very easy to cause vehicle jumping at the bridge-embankment transition section when the low liquid limit silt used as the backfill at the abutment back. In this paper, a series of laboratory tests were carried out to study the physical and mechanical properties of the low liquid limit silt used as back filling. Ground granulated blast furnace slag (GGBFS) was excited by active MgO and hydrated lime to solidify silt as abutment backfill. The optimum ratio of firming agent and the compaction and mechanical properties of reinforced soil were revealed through compaction test and unconfined compressive strength (UCS) test. Scanning electron microscope (SEM) test was used to study the pore characteristics and hydration products of reinforced soil. 6% hydrated lime and alkali activated slag were used to solidify silt and fill the model of subgrade respectively. The pavement settlement regulation and soil internal stress-strain regulation of subgrade with different materials under uniformly distributed load were studied by model experiment. The effect of alkali activated slag curing agent on curing silt was verified. The research results can provide technical support for highway construction in silt area of the Yellow River alluvial plain.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.109-110
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• 2022

Recently, it tend to increase the high-rise and large-scale of buildings and the developtment of construction technology can to be applied reinforced concrete structures to high-rise buildings. However, when a high-rise buildings is constructed with reinforced concrete, it has a disadvantage that buildings weight increases. In order to resolve the weight of reinforced concrete structures, various types of lightweight aggregates become development and research. Although lightweight aggregates can be reduced the weight of concrete, the strength of ITZ(Interfacial Transition Zone) is lowered due to its less strength than natural aggregates. In this study, an experimental study was conducted to coat the surface of lightweight aggregates with GGBFS(ground granulated blast furnace slag) to improve the strength of cement matrix mixed with lightweight aggregates. Result of this experimental study shows that the compressive strnegth of the surface coating lightweight aggregates was higher than general lightweight aggregates. Also, it was considered that this is because the pore at the ITZ of the surface-coated lightweight aggregates mixed cement matrix are filled with GGBFS fine particle.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.205-212
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• 2016

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS)의 구성성분이 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)에 미치는 영향에 관한 연구이다. 산화알루미늄($Al_2O_3$)을 고로슬래그 미분말 중량에 대해 2~16% 혼합하였다. 활성화제는 KOH를 사용하였고, 물-결합재 비는 0.5이다. 강도 향상은 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 수화반응의 향상으로 나타난다. 재령 28일에서 가장 높은 강도는 2M KOH + 16% $Al_2O_3$와 4M KOH + 16% $Al_2O_3$일 때이고 각각 30.8 MPa과 45.2 MPa이였다. 재령 28일에서 2M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 2M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 46% 향상되었다. 또한 4M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 4M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 44% 향상되었다. 결합재에서 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 모든 재령에서 강도가 증가하였다. AASC에서 초음파속도(UPV)는 강도와 유사한 경향을 나타내었지만 흡수율과 공극률은 $Al_2O_3$의 혼합률이 증가함에 따라 강도경향과 상반된 경향을 나타내었다. $Al_2O_3$ 혼합률이 높은 시험체에서 반응생성물질의 Al/Ca와 Al/Si가 증가하였다. SEM과 EDX 분석을 통해 $Al_2O_3$의 혼합은 더욱 치밀한 미세조직을 형성한 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.63-69
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• 2012

최근 시멘트 제조시 발생되는 다량의 이산화탄소로 인한 온난화 현상이 심각한 실정이며, 이러한 환경문제와 자원 고갈 문제를 동시에 해결하기 위해 고로슬래그와 같은 산업부산물을 콘크리트 배합에 사용하는 사례가 증가하고 있다. 일반적으로 고로슬래그는 대체율 20~50%의 범위에서 가장 많이 사용되고 있으나, 최근에는 고로슬래그를 100% 사용한 알칼리 활성 슬래그 콘크리트의 개발 및 실용화 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 알칼리 활성 콘크리트의 구조 부재 적용을 위한 기초 자료를 확보하기 위해 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 초기 재령특성을 조사하였다. 물-결합재비(W/B)는 0.3, 0.4, 0.5의 3수준으로 하고 알칼리 활성화제인 NaOH를 슬래그 질량대비 4%, 8%, 12% 첨가한 AAS 모르타르의 압축강도, 플로우, 초결과 종결, 초음파속도를 측정하였다. 그 결과, 물-결합재비가 낮을수록 높은 압축강도가 발현되었으나 시간 경과에 따라 플로우가 저하하고 응결시간이 빨라지는 것으로 나타나 고강도 알칼리 활성 콘크리트를 제조하기 위해서는 적절한 유동화제의 사용이 필수적이라고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.101-107
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• 2017

본 연구는 시멘트계 재료의 프랙탈 특성에 관한 기초적 연구로써, 고로슬래그 미분말 혼입 시멘트 페이스트의 공극 구조를 수은압입법을 이용하여 측정하였고, 측정된 결과를 프랙탈 모델에 적용하여 그 특성을 분석하였다. 분석 결과, 고로슬래그미분말 혼입 시멘트 페이스트의 공극 구조는 그 범위가 나노미터부터 밀리미터 단위까지 다양하게 분포하는 불규칙한 조직이기 때문에, 전체 영역에 대한 프랙탈 차원을 산정했을 때 각 공극 영역의 특성을 반영할 수 없다. 따라서 프랙탈 차원 산정 시 공극 영역을 나누어서 분석하였다. Zhang and Li (1995) model을 적용했을 때, 시멘트와 GGBFS의 수화반응 결과 생성된 C-S-H 내의 gel pores 및 small capillary pores에 해당하는 micro 영역과 large capillary pores에 해당하는 macro 영역에서 각각 프랙탈 특성이 나타나는 결과를 보였다. 또한 macro 영역보다 micro 영역의 공극 표면이 더 불규칙한 형상을 나타내었다. Ji et al. (1997) model을 적용할 경우, micro 영역이 C-S-H 내의 gel pores에 해당하는 micro I과 small capillary pores에 해당하는 micro II로 구분되었으며, 각각의 프랙탈 특성이 산정되었다. 또한 Zhang and Li (1995) model을 결과와 유사하게, macro, micro II, micro I의 순서대로 공극 크기가 작아질수록 VFD 결과 값이 감소하였으며, 이는 곧 공극의 복잡성이 증가함을 나타낸다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권4호
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• pp.321-329
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• 2016

포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 활용한 3성분계 혼합시멘트는 해양 콘크리트 구조물의 염해내구성 확보 등의 이유로 사용이 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 4:4:2로 혼합한 3성분계 시멘트에 알칼리 설페이트계 활성화제(Modified Alkali Sulfate type)를 1.5~2.0% 사용할 때, NT Build 492에 의한 염화물 확산 시험과 ASTM C 1202( KS F 2271)에 의한 염소이온 침투 저항성 시험을 이용하여 콘크리트의 염해저항성의 변화를 관찰하고자 하였다. 그 결과 알칼리 설페이트계 활성화제의 활용에 따라 Plain 대비 슬럼프는 다소 감소하는 경향을 나타냈으나 재령 2일부터 재령 7일까지의 압축강도는 17~42% 향상되었다. 또한 재령 28일에 측정한 염화물 확산 계수는 알칼리 설페이트의 활용에 따라 Plain 대비 36~56% 감소하였으며, 염소이온 침투 저항성 시험에 따른 총통과전하량은 재령 7일은 33~62%, 재령 28일은 31~48% 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 기존의 연구결과와 마찬가지로 알칼리 활성화에 의해 고로슬래그 미분말 및 플라이애시의 반응성이 향상되어 공극이 더욱 치밀해진 효과에 의한 것으로 판단된다. 향후 이와 관련하여 장기재령의 시험체를 대상으로 한 실험과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권1호
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• pp.47-54
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• 2017

시멘트 산업은 대표적인 탄소 배출 산업으로서, 콘크리트에 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 다량 사용할 경우 시멘트 사용을 줄이고 탄소 배출을 저감할 수 있으나, 이러한 경우 초기강도의 저하가 비교적 크기 때문에 대체량 증대에 한계가 있다. 이러한 현실을 고려할 때 고로슬래그 미분말이나 플라이애시를 다량 활용한 포틀랜드 혼합 시멘트에 적절한 알칼리 활성화를 통해 혼합 시멘트의 성능을 보완하는 방안은 시멘트 산업 분야에서 탄소 배출을 저감할 수 있는 현실적인 방안이 될 수 있다. 이에 따라 본 보고에서는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 4:4:2로 혼합하고 알칼리 설페이트계 활성화제(Modified Alkali Sulfate type)를 2.0% 사용한 결합재를 적용하여 레미콘(Ready-Mixed Concrete) 제조 시설에서 콘크리트를 제조하고 그 기초적인 특성을 평가하였다. 그 결과 알칼리 설페이트계 활성화제의 활용으로 슬럼프는 다소 감소하고 응결 시간이 단축되는 현상이 있었으나, 블리딩이 감소하고 조기 강도가 개선되었으며, 탄산화 저항성은 큰 차이가 없었다. 향후 이와 관련하여 장기 재령의 시험체를 대상으로 한 실험과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.