• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.129-137
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• 2005

최근 양질의 하천골재가 고갈상태에 직면함에 따라 쇄석 골재의 사용이 보편화되고 있지만 쇄석 골재 사용으로 야기될 수 있는 알칼리-실리카 반응에 대한 문제를 검토하지 않은 채 콘크리트 재료로 사용하고 있는 실정이다. 알칼리-실리카 반응은 콘크리트에 유해한 팽창을 일으키는 작용으로서, 반응결과 알칼리-실리카 겔이 형성되고 이러한 겔이 수분을 계속 흡수함으로써 체적 팽창을 일으켜 콘크리트에 균열이 발생된다. 골재의 알칼리-실리카 반응성을 판정하는 방법은 암석학적 판정법, 화학법 및 모르타르 바 법이 일반적으로 사용되지만, 이 중에서 모르타르 바 법이 비교적 신뢰성이 높다. 본 연구에서는 모르타르바 시험방법 중 ASIM C 227과 ASIM C 1260을 선택하여 암석 유형별로 수집한 12종의 골재들을 대상으로 쇄석 골재의 반응성을 비교, 분석하였다. 또한 본 연구에서는 반응성 골재의 입자크기 및 입도가 모르타르 바의 알칼리-실리카 반응 팽창에 미치는 영향에 관하여 검토하였다 혼화재의 용도는 상당히 많지만 본 연구에서는 쇄석 골재 사용으로 문제되고 있는 알칼리-실리카 반응에 있어서 플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸 및 메타카올린을 혼화재료로 사용할 경우 알칼리-실리카 반응에 미치는 영향을 알아보고자 시멘트에 대한 혼화재의 치환율을 달리하여 ASTM C 1260 시험법으로 알칼리-실리카 반응에 대한 팽창 저감효과를 평가하여 보았다. 본 연구에서는 혼화재의 치환율을 0, 5, 10, 15, 25 및 $35\%$로 하였으며, 모르타르 유동성 시험을 병행하여 어느 정도의 유동성을 갖는 혼화재는 45, $55\%$까지 치환율을 증가하여 길이변화 시험을 수행하였다. 시멘트 중량에 대한 혼화재 치환율이 플라이애쉬는 $25\%$, 실리카퓸은 $10\%$, 메타카올린은 $25\%$, 고로슬래그미분말은 $35\%$일 경우 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창을 가장 효과적으로 방지할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.109-116
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• 2017

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 $Ms[SiO_2/Na_2O]$은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하였으며, 10% 황산나트륨, 10% 황산마그네슘, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 10% 황산나트륨, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그 미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은, X선 회절분석 결과 황산마그네슘 용액 침지에서는 gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 및 brucite(MgOH)생성되어 내부조직이 팽창하는 것에 의한 것으로 확인되었다. 결론적으로 일정 농도의 ${SO_4}^{2-}$이 존재하는 조건에서 $Mg^{2+}$가 추가로 존재할 경우 열화현상은 가속화되는 것을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.127-136
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• 2015

본 연구는 고강도 고함량 고로슬래그 콘크리트의 특성에 미치는 석회석 미분말과 실리카퓸의 영향을 검토하기 위해 50%에서 최대 80%까지 고로슬래그를 다량 혼합하고, 석회석 미분말을 최대 20%, 실리카퓸을 최대 10%까지 혼합한 물-결합재비 20%의 고강도 시멘트 모르터의 유동성, 강도발현, 수화 및 포졸란 반응 특성, 공극율 및 공극 크기 분포 등을 분석하였다. 실험결과에 따르면 고함량 고로슬래그 배합은 포틀랜드 시멘트 배합에 비해 고로슬래그의 낮은 표면 마찰로 유동성이 크게 향상되고, 시멘트 수화에 필요한 자유수가 많아져 수화반응이 촉진되면서 초기강도가 증가하나, 너무 낮은 물-결합재비와 단위시멘트량으로 인해 수산화칼슘의 생성량이 부족하여 포졸란 반응이 충분히 활성화되지 못함에 따라 장기강도 발현이 억제된다. 석회석 미분말은 유동성에는 큰 영향을 주지 않고, 역시 시멘트의 초기 수화를 촉진하는 것으로 나타났으나, 수화를 가속하는 효과는 고로슬래그보다 높지 않고, 고로슬래그와 달리 수경성이 없기 때문에 오히려 석회석 미분말의 치환율이 높아질수록 압축강도가 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 고분말의 고로슬래그를 사용하거나, 또는 실리카퓸으로 고로슬래그를 치환하는 경우 시멘트 수화에 필요한 자유수를 더 많이 흡착함으로써 유동성과 강도를 저하시키는 것으로 나타났다. 또한 고로슬래그를 사용한 배합의 공극율이 보통 포틀랜드 시멘트 배합보다 낮게 나타났으나, 석회석 미분말은 공극율에 뚜렷한 영향을 나타내지 않았고 실리카퓸은 낮은 시멘트 수화도로 인해 공극율을 오히려 증가시키는 것으로 나타났다. 반면 공극 크기 분포에 있어서는 고로슬래그와 실리카퓸를 혼합한 경우 미세공극이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.75-84
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• 2016

본 연구에서는 해수 침지 온도에 따른 비소성 시멘트 경화체의 물리적 및 역학적 특성에 대해 비교 분석하였다. 비소성 시멘트는 플라이애시와 고로슬래그미분말을 6:4, 7:3 및 8:2의 중량비로 혼합하여 수산화나트륨과 액상규산나트륨으로 알칼리 활성화 하여 제작되었다. 알칼리 활성화를 위한 활성화제는 플라이애시와 고로슬래그미분말을 혼합한 중량의 5%로 하였으며, 화학첨가제로 탄산칼슘이 사용되었다. 본 연구에서는 알칼리 활성화된 시험체들을 3가지 다른 온도($5^{\circ}C$, $15^{\circ}C$ 및 $25^{\circ}C$)의 해수에 각각 침지 시킨 후, 침지 재령 3일 및 28일에 대해 경화체의 압축 강도, 밀도 및 흡수율을 측정하였으며, 해수 침지 재령 28일에 대해서는 XRD 및 SEM 시험 분석을 실시하였다. 또한, 해수 침지 재령 28일에 대하여 시험체들 내의 수용성 염화물(자유염화물) 및 산-가용성 염화물(총염화물) 함유량을 측정하여 분석하였다. 본 연구에서 해수온도별로 침지시킨 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 플라이애시 혼합률이 증가함에 따라 밀도 감소, 흡수율 증가 및 강도가 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 플라이애시 혼합률이 증가할수록 시험체 내의 수용성 염화물 및 산-가용성 염화물의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제작된 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 노출된 해수 온도 영향으로 인한 강도 차이는 없는 것으로 판단되며, 플라이애시와 고로슬래그미분말의 혼합중량비에 따라 강도 특성이 달라지는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.54-59
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• 2017

고로슬래그 미분말은 공학적으로 우수한 건설산업 부산물이며, 최근들어 환경부하 저감 및 사용 활성화를 위해 대단위 슬래그 치환 콘크리트가 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 목표 강도를 50 MPa로 설정하고 고로슬래그미분말 치환률을 65%로 고려한 대단위 치환 슬래그 콘크리트를 제조하여 건조수축특성과 초지재령 특성을 평가하였다. 이를 위해 3 수준의 콘크리트를 제조하였으며, 슬럼프 플로우, 강도, 건조 및 자기수축에 대한 실험을 수행하였다. 실험결과, 보통 포틀랜트 시멘트를 100% 함유한 콘크리트(OPC 100)에 비하여 재령 7일전의 강도는 약간 감소하였으나, 슬래그 치환 배합은 수화에 필요한 충분한 자유수를 가졌으므로 28일 재령에서는 우수한 강도 발현을 나타내었다. 또한 재령 3일까지 큰 자기수축으로 인하여, OPC 100 배합에서는 건조수축이 크게 평가되었지만, 65% 고로슬래그 미분말을 치환한 배합에서는 초기재령의 자기수축 성능이 개선되어 우수한 건조수축거동을 나타내었다. 특히 단순 질량 치환배합(BS 65)보다 물-결합재비(0.27)와 단위수량($163kg/m^3$)을 낮춘 OPTBS 65에서 더욱 우수한 건조수축 및 자기수축 거동을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.104-111
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• 2015

본 연구는 혼합 활성화제에 의한 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 역학적 특성에 관한 연구이다. 사용된 활성화제는 황산칼슘($CaSO_4$, 이하 CS), 황산나트륨($Na_2SO_4$, 이하 SS) 및 수산화나트륨(NaOH)이다. 황산염은 슬래그 중량의 2.5, 5.0, 7.5 및 10.0%로 치환하여 사용하였으며, NaOH는 2M 및 4M 농도의 수용액으로 사용하였다. 본 연구에서는 황산염(CS 및 SS) 치환율에 따른 배합(4가지 배합)과 2M 및 4M의 각각의 NaOH 수용액에 치환된 황산염을 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 총 24가지의 배합에 따라 페이스트로 제작되었으며, 물-결합재 비는 0.5로 하였다. 경화된 시험체에 대해서 압축강도, 휨강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 및 XRD 분석을 수행하였다. CS의 활성화제를 사용한 경우는 7.5% CS 치환율, 2M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율 및 4M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율의 시험체에서 최고의 압축강도를 나타내었다. 또한, SS의 활성화제를 사용한 경우는 10.0% SS 치환율, 2M NaOH + 7.5% SS 치환율 및 4M NaOH + 2.5% SS 치환율에서 최고의 압축강도 발현을 나타내었다. 휨강도, UPV 및 흡수율은 압축강도 발현 결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있었으며, XRD 분석결과 시험체 내에 생성된 반응물질은 ettringite, CSH 및 실리케이트계 수화물인 것으로 나타났다. AASC에서 황산염과 NaOH의 혼합 사용은 황산염의 단독 사용의 경우와 비교하여 일정 수준의 농도 범위에서 강도를 향상시키고 조직을 치밀화 시키는 등의 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-726
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• 2012

콘크리트의 대표적 물성치인 강도 및 염화물 확산계수는 재령에 따라 변화하며, 염화물 침투 해석시 이러한 영향들이 고려되고 있다. 이 연구는 다양한 혼화재료 (고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 실리카 퓸)을 포함하는 고성능콘크리트의 촉진염화물 확산계수, 겉보기 염화물 확산계수, 강도 특성을 재령에 따라 실험적으로 도출하고 그 상관성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 30개의 배합을 가지는 고성능 콘크리트가 제작되었고, 재령 28일, 91일, 180일, 270일에 대한 촉진확산계수를 실험적으로 도출하였으며, 또한 동일배합에 대하여 침지 6개월 이후의 겉보기 확산계수가 도출되었다. 재령에 대한 강도 특성을 평가하기 위해, 재령 7일, 28일, 91일, 180일에 대한 강도시험이 수행되었다. 시간 의존적인 촉진확산계수의 변화가 겉보기 확산계수 및 강도와 비교되었으며, 각각의 상관관계가 재령에 대하여 분석되었다. 이 연구를 통하여 겉보기 확산계수와 촉진확산계수는 재령에 큰 영향을 받지 않으면서 선형적인 상관성이 도출되었다. 또한 강도와 촉진확산계수 그리고 강도와 겉보기 확산계수에서도 재령에 큰 영향을 받지 않는 선형적인 관계가 도출되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.319-326
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• 2004

본 연구는 콘크리트의 시공성 및 역학적 특성을 향상시키기 위하여 사용되는 혼화재료(플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸 및 메타카올린)를 해양환경에 노출되는 콘크리트에 적용할 경우, 혼화재료가 콘크리트의 내염성능 향상에 미치는 영향을 검토하기 위하여 비교적 단기간에 평가할 수 있는 전기적 촉진시험방법을 사용하여 혼화재 종류 및 치환율, 물-결합재비, 재령에 따른 염화물 확산계수를 비교$\cdot$평가하였다. 혼화재 종류 및 치환율에 따른 염화물 확산계수 평가결과 물-결합재비 수준에 따라 성능의 차이는 있지만 각 혼화재별로 염화물 침투저항성이 우수한 치환율 수준이 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 염화물확산계수는 물-결합재비 수준에 따른 영향과 더불어 적정의 치환율을 적용한 혼화재의 사용에 의해서도 현저하게 저감시킬 수 있는 것으로 나타났으며, 시간의 경과와 함께 염화물 확산계수도 감소되는 시간의존적인 특성은 혼화재 종류 및 치환율에 의해 영향을 받는 것으로 사료된다. 압축강도와 염화물 확산계수는 반비례의 관계를 보이고 있으며, 본 연구의 범위에서 보면 50MPa 이하영역에서는 염화물 확산계수는 압축강도 발현특성과 더불어 혼화재 사용 및 치환율에 따른 영향도 크게 나타나고 있어, 향후 염해 환경하에서 내구성을 고려한 구조물 설계시 보다 정확한 내구성능 평가를 위해서는 압축강도 발현특성 검토와 더불어 염화물 확산계수의 평가가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.247-254
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• 2014

본 연구에서는 항만매립 및 지하매설물 뒷채움재로 사용할 수 있는 혼화재를 다량 치환한 경량기포혼합토 콘크리트의 특성을 평가하기 위해 3개의 그룹으로 나누어 실험하였다. 경량기포혼합토 콘크리트의 지속가능성, 유동성 및 압축강도 발현을 고려하여 선택한 결합재는 20%의 보통보틀랜트시멘트와 15%의 플라이 애쉬 65%의 고로슬래그이다. 목표 압축강도 1 MPa와 절건밀도 1,000kg/m3을 고려하여 선택한 주요 실험변수로서 단위 고체량 (준설토와 결합재)은 900kg/m3에서 1,807kg/m3까지 증가하였고, 준설토-결합재비 는 3.0, 5.0 및 7.0이었다. 실험결과 혼화재를 다량 치환한 경량기포혼합토 콘크리트의 플로우와 준설토와 결합재량이 증가하면 감소하였다. 경량기포혼합토 콘크리트의 압축강도는 준설토와 결합재량이 증가하면 증가하는 반면, 준설토-결합재비가 증가하면 감소하였다. 결과적으로 경량기포혼합토 콘크리트의 압축강도는 밀도와 준설토-결합재 비의 함수로 제시될 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.114-119
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• 2013

본 연구에서는 공동주택의 난방시스템을 위한 단열재로서 지속가능한 알카리활성 기포콘크리트 배합설계를 제시하기 위한 5배합을 실험하였다. 알카리활성 결합재를 위해 73.5%의 고로슬래그와 15%의 고로슬래그가 5%의 수산화칼슘과 6.5%의 규산나트륨에 의해 활성화되었다. 주요 실험변수인 단위 결합재양은 $325kg/m^3$에서 $425kg/m^3$까지 $25kg/m^3$ 단위로 증가하였다. 실험결과 AA 기포콘크리트는 단위 결합재양이 $375kg/m^3$일 때 KS F 4039에서 제시하는 최소 강도조건 및 경제성을 만족시켰다. 또한 보통포틀랜드시멘트 기포콘크리트 대비 알카리활성 기포콘크리트의 환경영향 저감율은 광화학산화물의 경우 99%, 지구온난화의 경우 87~89%, 자원고갈의 경우 78~82%, 그리고 산성화와 인간독성의 경우 70~75% 수준으로서 매우 높았다.