• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.84-89
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• 2018

최근 자기치유 재료에 대한 연구는 보수하기 힘들거나, 보수비용이 많이 소요되는 구조물에 대해 구조물 스스로 손상을 치유하여 사용수명을 증가시키기 위해 많이 수행되어오고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 자기치유 평가 방법으로는 투수시험이 있다. 하지만, 자기치유 평가 방법에서 자기치유 성능은 콘크리트의 초기 균열 폭에 큰 영향을 받지만 일관된 기준을 가지고 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 기존 연구에서 사용한 균열 폭과 투수량을 기반으로 균열 폭-투수량의 상관관계와 시간-투수량의 상관관계를 분석하였다. 또한, 광학현미경을 이용하여 측정한 초기 균열 폭은 신뢰성이 떨어지므로 Poiseuille flow에서 ${\alpha}$값을 도출하여 시간-균열 폭에 대한 상관관계를 분석하여 시간-투수량과 시간-균열 폭에 대한 경향을 분석하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제20권4호
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• pp.321-330
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• 2020

지오폴리머의 반응성은 원재료의 구성성분 및 Si/Al비, Na/Al비, 물-결합재비, 비정질 요소 등을 고려하여 명확한 메커니즘을 규명하는 것은 매우 중요하다. 따라서 원재료 및 알칼리 활성화제의 구성성분을 고려한 %Na₂O, M_s는 반응성을 결정하는 중요한 요소가 된다. 하지만 다수의 연구에서는 알칼리 활성화제의 농도와 양생 조건 등의 기본적인 요소만을 고려하는 한계점을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 %Na₂O, Ms 및 고로슬래그 미분말의 혼입량에 따른 지오폴리머 페이스트의 강도특성, 반응열, 길이변화, 미세구조 분석을 실시하였다.

• Computers and Concrete
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• 제27권4호
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• pp.319-332
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• 2021

The performance of gene expression programming (GEP) in predicting the compressive strength of bacteria-incorporated geopolymer concrete (GPC) was examined in this study. Ground-granulated blast-furnace slag (GGBS), new bacterial strains, fly ash (FA), silica fume (SF), metakaolin (MK), and manufactured sand were used as ingredients in the concrete mixture. For the geopolymer preparation, an 8 M sodium hydroxide (NaOH) solution was used, and the ambient curing temperature (28℃) was maintained for all mixtures. The ratio of sodium silicate (Na2SiO3) to NaOH was 2.33, and the ratio of alkaline liquid to binder was 0.35. Based on experimental data collected from the literature, an evolutionary-based algorithm (GEP) was proposed to develop new predictive models for estimating the compressive strength of GPC containing bacteria. Data were classified into training and testing sets to obtain a closed-form solution using GEP. Independent variables for the model were the constituent materials of GPC, such as FA, MK, SF, and Bacillus bacteria. A total of six GEP formulations were developed for predicting the compressive strength of bacteria-incorporated GPC obtained at 1, 3, 7, 28, 56, and 90 days of curing. 80% and 20% of the data were used for training and testing the models, respectively. R2 values in the range of 0.9747 and 0.9950 (including train and test dataset) were obtained for the concrete samples, which showed that GEP can be used to predict the compressive strength of GPC containing bacteria with minimal error. Moreover, the GEP models were in good agreement with the experimental datasets and were robust and reliable. The models developed could serve as a tool for concrete constructors using geopolymers within the framework of this research.

• Advances in concrete construction
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• 제8권2호
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• pp.155-163
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• 2019

The objective of this study was to derive a cementitious material for three-dimensional (3D) concrete printing that fulfills key performance functions, extrudability, buildability and bondability for 3D concrete printing. For this purpose, the rheological properties shown by different compositions of cement paste, the most fundamental component of concrete, were assessed, and the correlation between the rheological properties and key performance functions was analyzed. The results of the experiments indicated that the overall properties of a binder have a greater influence on the yield stress than the plastic viscosity. When the performance of a cementitious material for 3D printing was considered in relation with the properties of a binder, a mixture with FA or SF was thought to be more appropriate; however, a mixture containing GGBS was found to be inappropriate as it failed to meet the required function especially, buildability and extrudability. For a simple quantitative evaluation, the correlation between the rheological parameters of cementitious materials and simplified flow performance test results-time taken to reach T-150 and the number of hits required to reach T-150-in consideration of the flow of cementitious materials was compared. The result of the analysis showed a high reliability for the correlation between the rheological parameters and the time taken to reach T-150, but a low reliability for the number of hits needed for the fluid to reach T-150. In conclusion, among several performance functions, extrudability and buildability were mainly assessed based on the results obtained from various formulations from a rheological perspective, and the suitable formulations of composite materials for 3D printing was derived.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.757-764
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• 2008

본 연구는 농도조건을 달리한 시험용액에 침지한 모르타르의 내구성을 평가하기 위하여 수행되었다. 3종류 시멘트 모르타르를 제조한 후, ${SO_4}^{2-}$ 이온의 농도가 4225, 8450, 16900 및 33800 ppm인 4종류 황산나트륨 용액에 540일간 침지하였으며, 침지재령별 압축강도 및 선형팽창을 측정하므로써 모르타르의 황산염침식 저항성을 실험적으로 평가하였다. 실험결과에 의하면, 고농도 황산나트륨 용액에 침지한 모르타르 공시체가 가장 심한 성능저하 현상을 나타내었다. 특히, 고농도 환경에서 모르타르의 팽창 특성은 사용된 시멘트의 $C_3A$량과 직접적인 관련이 있었으며, GGBS를 대체한 SGC 모르타르는 조직구조의 투수성이 상대적으로 낮은 탓으로 인하여 시험용액의 농도조건에 관계없이 우수한 황산염침식 저항성을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.10-19
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• 2013

최근, 프리캐스트를 통한 모듈화에 대한 관심으로 인해 교량 및 빌딩 뿐만 아니라, 원전구조물, LNG 가스탱크, 중소형 강합성 구조물 등 특수구조물에도 프리캐스트 모듈화에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 제작의 시공 및 작업성, 원활한 자재의 조달할 수 있는 방법으로 페로시멘트 (ferrocement)를 바탕으로 한 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널을 제작하였다. 모르타르는 고강도 및 고유동성을 지니도록 실리카퓸과 고로슬래그의 배합율에 대한 변수연구를 통해 최적의 배합을 선정하였으며, $1,200{\times}600{\times}150mm$의 패널을 제작하여 스틸메쉬로 보강한 모르타르 시편과 일반 철근콘크리트 시편을 보강비 2%와 4%로 각각 제작하였다. 제작된 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 프리캐스트 모듈화의 적용 가능성을 판단하기 위하여 기본적인 재료물성실험과 자유건조수축실험을 수행하였으며, 선하중으로 하중을 재하하여 3점 휨 시험으로 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 구조성능을 검토하였다. 실험결과를 통해, 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널은 높은 휨성능 및 연성효과가 있으나, 4%로 보강된 스틸메쉬 모르타르 프리캐스트 패널은 전단보강에 대한 고려가 필요하다고 판단되며, 이에 대한 조치가 이루어진다면 프리캐스트 모듈화 부재로 적용이 가능하다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.365-370
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• 2013

이 연구에서는 시멘트 생산공정에서 석회석 원료에 따른 $CO_2$ 배출량 및 그에 따른 물리적 특성을 파악하기 위해 국내 6개사의 보통포틀랜드시멘트에 대한 CaO 함유량 및 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 탈탄산반응 시 발생되는 CaO와 각각의 시멘트에 함유된 석회석의 손실량에 대하여 CaO 함유량 및 압축강도, $CO_2$ 배출량과의 관계를 비교분석하였다. 단위 시멘트에 대한 $CO_2$ 배출량 산정 결과 석회석의 탈탄산에 따른 $CO_2$ 배출량이 전체 배출량의 67%가량 차지하였고, 시멘트 제조 시 공정관리에 따라 $CO_2$ 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 또한 $CO_2$ 배출의 주요 인자로 화석연료의 사용 및 재료 손실률이 지대한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 시멘트 내의 CaO 함유량이 증가함에 따라 압축강도 역시 증가하였으며, CaO 손실량이 클수록 CaO 함유량 및 압축강도는 감소하였으나 $CO_2$ 배출량은 증가함에 따라 시멘트 제조 시 CaO 생성량보다는 재료 및 공정관리가 $CO_2$ 배출에 더 영향력이 있음을 알 수 있었다. 그리고 포졸란계 혼화재인 PFA, GGBS를 사용함으로서 이에 따른 가격, $CO_2$ 배출 및 강도증진 효과가 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.157-165
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• 2016

현재 알칼리 활성 슬래그 콘크리트(AASC)는 약 40~70 MPa의 고강도화가 가능하며, 슬래그의 미세 분말도 및 잠재수경성으로 인해 공극이 치밀한 특성으로 염화물이온의 침투가 어려운 것으로 알려져 있다. 하지만 전기영동법을 사용하여 염화물이온의 유효 확산계수를 구해 염해저항성을 평가하는 경우가 대부분으로 AASC 속의 염화물이온 고정화에 대한 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 알칼리 활성화제의 종류 및 첨가량에 따른 경화페이스트내의 염화물이온 고정화능력을 평가하였다. 그 결과로 $Na_2SiO_3$을 사용한 페이스트가 가장 높은 고정화능력을 나타내었으며 활성화제 첨가량이 많을수록 고정화가 높은 것으로 나타났다. 이는 활성화제 종류 및 첨가량에 따라 생성되는 경화조직인 C-S-H 생성 정도와 크게 관련성이 높은 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.657-665
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• 2013

이 연구는 알칼리 활성 슬래그(alkali-activated slag, AAS) 결합재를 이용하여 자기충전성을 갖는 콘크리트 개발을 위한 기초 연구로서 자기충전 콘크리트에 사용될 AAS 결합재 및 고성능 감수제의 유동성능 평가를 통해 선정하고, 선정된 결합재 및 고성능 감수제를 사용하여 자기충전 콘크리트를 배합한 후 굳기 전 콘크리트의 유동특성을 평가하였다. 높은 pH에서 폴리카르본산계 고성능 감수제의 성능이 저하됨에 따라 비교적 강도가 낮은 약알칼리성 활성화제를 사용한 AAS 결합재를 선정하였다. 시험 결과 일본토목학회(JSCE) 기준인 고유동성, 재료분리 저항성, 간극 충전성은 대부분 만족시켰으나, AAS 페이스트의 기본점성이 OPC에 비해 높은 이유로 유럽통합기준의 간극 통과성은 만족시키지 못했다. 하지만, AAS 결합재를 이용하면 증점제의 사용 없이 재료분리가 발생되지 않는 자기충전 콘크리트 제조가 가능함을 확인하였다. 이 연구는 AAS 결합재를 이용한 자기충전 콘크리트 개발의 기초연구로서 앞으로 현장적용이 가능한 AAS 자기충전 콘크리트 개발을 위해 더 높은 강도의 고유동 결합재와 간극 통과성을 높이기 위한 콘크리트 배합비의 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.88-94
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• 2013

시멘트 내 6가 크롬은 피부질환이나 암을 유발할 수 있는 유해한 인체에 유해한 이온으로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 사람에게 영향을 주는 시멘트 내 6가 크롬의 정량적 분석을 하고자 시멘트 및 시멘트 경화체 내 6가 크롬의 고정화에 대해 평가하였다. 국내에서 생산되는 일반 포틀랜드 시멘트 3종과 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 실리카퓸을 사용하여 수용성 및 산가용성 6가 크롬을 분광광도법으로 측정하였다. 측정결과, 시멘트 내 수용성 6가 크롬의 농도는 10.5-18.9 mg/kg-cement 범위였으며 혼화재료 내 수용성 6가 크롬의 양은 매우 적게 측정되었다. 시멘트 내 산가용성 6가 크롬의 농도는 172.4-318.2 mg/kg-cement 범위로 측정되었으며 수용성 6가 크롬에 비해 증가하였다. 그러나 크롬의 pH에 의존적인 용해 특성에 따라 용매의 pH가 저감된다고 하여 산가용성 6가 크롬의 농도가 항상 크게 측정되지는 않았다. 시멘트 수화 후 수용성 6가 크롬은 2.0 mg/kg-cement 정도로 감소하였으며 이는 크롬산-에트링게이트 생성에 의한 결과임을 확인할 수 있었다.