• 지질공학
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• 제12권1호
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• pp.95-109
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• 2002

새로이 형성되는 이차광물들이 콘크리트의 조기 성능 저하 (열화)에 미치는 영향은 현재까지 명확히 규명되지 않고 있다. 이들 광물들은 시멘트 페이스트와 골재간의 화학적 반응의 결과로 시멘트 페이스트 내에 형성된다. 조기 성능 저하 현상을 보이는 미국 아이오와주의 콘크리트 포장의 고속도로들로부터 채취된 시료들 내의 골재와 시멘트 페이스트에서의 화학적 광물학적 변화를 규명하기 위하여 암석학적 관찰과 SEM/EDAX 분석을 실시하였다. 이러한 분석에 의거 성능 저하에 연관된 이차광물의 형성과 팽창 메카니즘에 대하여 연구하였다. 브루사이트(Brucite, Mg(OH)2)는 골재의 탈백운석화(dedolomitization) 반응의 결과로 시멘트 페이트스 내에 생성되는 잠재적인 팽창성 광물이다. 시멘트 페이스트의 균열현상은 이들 광물과 공간적인 연관성을 보여주지는 않으나, 대부분이 극 미세입자의 크기로 조기 성능 저하 현상을 나타내는 콘크리트의 시멘트 페이스트 내에 광범위하게 산재되어 나타난다. 무수한 미세공간들에서의 이들 광물 성장에 의한 팽창성 응력은 콘크리트내부의 약한 부분에서 균열로 나타난다. 에트린자이트(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)는 많은 작은 공극들을 완전히 채우고 있으며, 큰 공극들의 가장자리에 테두리와 같은 형태로 나타난다. 미세한 에트린자이트가 많은 콘크리트 시료들의 시멘트 페이스트에 산재해서 나타나기도 한다. 조기 성능 저하의 원인이 되는 시멘트 페이스트의 심한 균열이 에트린자이트와 공간적으로 연관되어 나타나는데, 이러한 사실은 에트린자이트가 콘크리트의 성능 저하에 기여한다는 것을 지시한다. 황철석 (FeS2)이 일반적으로 골재 내에 산재하는데, 이 광물의 산화작용의 산물이 많은 콘크리트 시료들에서 관찰된다. 이런 황철석의 산화작용은 에트린자이트를 형성하기 위한 황산염을 공급하게된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.415-424
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• 2017

본 연구의 목적은 플라이애시 및 고로슬래그 미분말로 제조한 알칼리 활성화 결합재 모르타르의 황산염 저항성에 미치는 마그네슘(Magnesium, $Mg^{2+}$) 및 황산(Sulfate, ${SO_4}^{2-}$) 이온의 영향을 확인하는 것이다. 이를 위하여 고로슬래그 미분말 치환율을 30%, 50% 및 100%, $SiO_2$와 $Na_2O$의 몰 비($SiO_2/Na_2O$ molar ratio, Ms)를 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정한 시험체를 제작하였다. 그리고 $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$의 영향을 확인하기 위하여 $Mg^{2+}$ 단독(10% $Mg(NO_3)_2$), ${SO_4}^{2-}$ 단독(10% $Na_2SO_4$), $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$ 복합(10% [$MgCl_2+Na_2SO_4$], 10% [$Mg(NO_3)_2+Na_2SO_4$]) 및 $MgSO_4$ 수용액(10%, 5% 및 2.5% $MgSO_4$)의 조건에서 압축강도, 길이변화, 질량변화 및 X선 회절 분석을 실시하였다. 그 결과, $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$가 공존하는 경우에만 황산염 침식에 의한 강도저하 및 팽창 등이 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 $Mg^{2+}$이 규산칼슘 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)을 분해하여 $Ca^{2+}$이 용출되고, 용출된 $Ca^{2+}$과 ${SO_4}^{2-}$가 결합하여 석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$, Gypsum)를 생성하고, $Mg^{2+}$과 OH가 결합하여 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, $Mg(OH)_2$, Brucite)을 생성하는 것에 기인하는 것을 확인하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2014년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.23-24
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• 2014

Currently, cement and concrete industries have been contributing to the CO₂ emission worldwide. Because of that, the efforts to minimize CO₂ have been the subject of many researches. This study focus on the use of GGBFS and fly ash in mortar specimens as a patial replacement of cement. Because of the limitation of the initial compressive strength, the newly efforts to enhance the strength through CO₂ Curing was adapted. To accelerate the reaction with CO₂, MgO was replaced by percentage from 0 to 100%. Results showed that compressive strength values at 7 days with CO₂ curing done on specimens was higher than that with no CO₂ curing. Similar trend was observed at 14 days too. It is therefore appeared that CO₂ curing has an obvious effect on compressive strength development of mortar specimens.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.87-88
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• 2022

The use of converter slag as an aggregate for concrete is limited due to the risk of expansion. This study analyzed the substances causing the expansion of converter slag and evaluated the possibility of its use as an aggregate for concrete through separation and selection. As a result of the experiment, it was confirmed that CaO and MgO were concentrated in the slag particles inducing expansion, and it was confirmed that it was possible to separate them from non-expanded particles through magnetic.

• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.267-278
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• 2020

This paper reports on the result of an experimental investigation carried out to study the compressive strength and sorptivity properties of blended cement concrete exposed to 5% and 10% MgSO₄ solution using fly ash (FA) and silpozz. Usually in sulphate environment the minimum grade of concrete is M30 and the mix design is done for target mean strength of 39 MPa. Silpozz is manufactured by burning of agro-waste rice husk in designed furnace in between 600° to 700℃ which is one of the main agricultural residues obtained from the outer covering of rice grains during the milling process. There are four mix series taken with control mix. The control mix made 0% replacement of FA and silpozz with Ordinary Portland Cement (OPC). The first mix series made 0% FA and 10-30% replacement of silpozz with OPC. The second mix series made with 10% FA and 10-40% replacement of silpozz with OPC. The third mix series made 20% FA and 10-30% replacement of silpozz with OPC and the fourth mix series made 30% FA and 10-20% silpozz replaced with OPC. The samples (cubes) are prepared and cured in normal water and 5% and 10% MgSO₄ solution for 7, 28 and 90 days. The studied parameters are compressive strength and strength deterioration factor (SDF) for 7, 28 and 90 days. The water absorption and sorptivity tests have been done after 28 days of normal water and magnesium sulphate solution curing. The investigation reflects that the blended cement concrete incorporating FA and silpozz showing better resistance against MgSO₄ solution when compared to normal water curing (NWC) samples.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.310-315
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• 2019

본 연구는 시멘트 제조 시 발생하는 CBS-dust의 새로운 활용방법을 모색하고자 일련의 연구를 진행하는데, CBS-dust의 물리 및 화학적 특성 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 물리적 성질로 밀도는 2.40g/㎤으로 시멘트보다 가볍고, pH는 12.50으로 강알칼리성이며, 입도의 경우는 시멘트보다 미세한 11.70㎛로 나타났다. 화학적 특성으로는 산화칼슘(CaO) 성분이 35.10%로 가장 많은 량을 나타내고, 산화칼륨(K₂O)이 32.43%, 염화칼륨(KCl)이 19.46% 삼산화황(SO₃)이 6.81%이며, 그 이외의 화학성분으로 SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, MgO, 기타 등이었다. 따라서, CBS-dust를 철근이 없는 혼화재를 다량 사용하는 콘크리트 2차 제품에 알칼리 활성화재로 사용한다면, 알칼리 자극제로 콘크리트의 강도증진 및 한중시공 시 초기동해 방지 등에 효과적인 활용법이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.533-536
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• 2008

최근 농촌의 생활환경 개선 및 소득기반 조성을 위한 문화마을, 밭 기반 정비사업의 도로포장사업에서는 토양 고형화를 이용한 기계화 경작로 시공이 이루어지고 있다. 기계화 경작로 포장은 도로로서의 기능을 장기적으로 유지할 수 있는 소요강도 및 내구성을 확보할 수 있어야 하며, 금후 추진될 사업량에 대비하여 경제성, 내구성, 유지관리의 용이성, 환경 친화성 등을 만족시킬 수 있는 공법의 개발이필요하다. 본 연구는 이러한 농어촌 기계화 경작로를 대상으로 속경성이며, 수화 특성이 우수한 인산염 마그네시아 시멘트의 토양 고화재로서의 적용여부에 대해 연구하였다. 연구 결과 인산염 마그네시 시멘트 배합은 인산염 마그네시아(MAP:MgO)의 배합이 4 : 6에서 W/B = 50 wt%일 때 14MPa로 가장 큰 압축강도와 높은 수화열 특성을 나타냈으며, 대상토-고화재 동결융해 저항성 실험 결과, 인산염마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6), W/B=50wt%를 기준으로 치환시료(점성토:표준사=4:6, 3:7) 배합이가장 우수하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6):대상토의 비율이 4:6과 5:5 배합이 동결융해 후의 압축강도 값이 7.0 MPa 이상으로써 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제36권5호
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• pp.365-374
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• 2003

다양한 유해성 화학물질들이 콘크리트의 설치환경에 따라 외부로부터 유입될 수 있다. 해수에 의한 콘크리트의 성능저하 현상은 해수의 다양한 화학성분에 의한 복잡한 작용이 연관되어 있다. 따라서, 본 연구에서는 주요 해수 성분의 영향으로 인한 콘크리트 성능저하에 관련된 이차광물의 형성에 따른 광물학적, 미세 구조적 변화 특성에 대하여 연구하였다. 부산경남의 해안지역의 기존 콘크리트 구조물들에서 성능저하특징을 관찰하고 콘크리트 시료를 채취하였다. 채취된 시료에 대한 암석학적분석과 XRD 및 SEM/EDAX 분석을 실시하여 골재와 시멘트페이스트의 화학적, 광물학적, 미세구조적 변화를 해석하였다. NaCl, CaCl, $MgCl_2$ 및 $Na_2SO_4$용액을 사용한 실내 콘크리트 변질 실험을 실시하였다. 변질실험 결과를 기존 콘크리트 시료에 대한 분석 결과를 비교함으로서 해수의 주성분들이 콘크리트의 성능저하에의 영향과 메커니즘을 분석하였다. 해수의 알칼리성분들은 알칼리-골재 반응을 가속화하며, 콘크리트의 심한 팽창과 균열을 발생하는 알칼리-칼슘-실리카겔을 형성하는 것으로 나타났다. 탄산화작용은 다량의 비교결성의 방해석을 형성하여 시멘트페이스트를 약화시키고 있다. 또한, 탄산화작용은 그 진행 정도에 따라 일부 이차광물들의 성분과 안정도에 현저한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 탄산화가 현저히 진행된 콘크리트에는 다량의 석고가 형성되었으나, 탄산화가 약하게 진행된 것에는 사우마사이트가 에트린자이트와 고용체를 형성하여 미세 균열을 발생하고 있다. 실험적으로, 에트린자이트는 염소의 유입으로 인하여 trichloroaluminate로 전이되거나 분해되는 것으로 나타났다. 해수의 Mg 이온은 비교결성의 브루사이트와 MSH (magnesium silicate hydrate)를 형성하여 시멘트 페이스트의 성능저하의 원인이 되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.195-201
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• 2011

이 연구에서는 나선 철근으로 횡 구속된 전기로 산화 슬래그 골재를 사용한 콘크리트의 구조적 성능을 평가한다. 전기로 산화 슬래그는 철강 산업의 부산물로서, 그동안 유리석회와 유리마그네슘의 팽창성질 때문에 저부가가치적인 용도로만 이용되어 왔지만 최근 제강 기술의 발달에 힘입어 안정화된 전기로 산화 슬래그 골재의 생산이 가능하여 졌다. 구조용 콘크리트에 대한 전기로 산화 슬래그 골재의 적용성을 검증하기 위하여, 직경이 150 mm이고 높이가 300 mm인 실린더형 실험체를 총 27개 제작하고 횡 구속 실험을 수행하였다. 실험 변수는 골재의 종류와 나선 철근의 항복 강도로 하였다. 실험 결과, 전기로 산화 슬래그 골재를 사용한 실험체의 구조적 성능이 천연골재를 사용한 횡 구속된 콘크리트와 비교하여 동등 이상인 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-194
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• 2022

커피는 세계에서 가장 많이 소비되는 음료 중 하나이며 석유에 이어 두 번째로 많이 거래되는 상품이다. 커피의 수요가 많은 만큼 커피 산업에서는 독성이 있고 심각한 환경문제를 일으키는 다량의 폐기물이 생성된다. 본 연구는 사용된 커피찌꺼기(SCG)를 재활용하여 콘크리트 제조 시 시멘트를 대체하는 혼화재로써의 활용가능성을 확인하는 것을 목표로 한다. 커피찌꺼기를 재활용하기 위해서 커피찌꺼기는 수분 제거를 위해 건조되고 850℃의 소성로에서 8시간 동안 소성하며, 탄화된 커피찌꺼기는 볼밀 분쇄를 통해 커피찌꺼기 애시(CGA)로 제조된다. 제조된 커피찌꺼기 애시의 화학성분 분석은 XRF로 수행하였으며, 화학성분 분석결과 커피찌꺼기 애시의 주요 성분은 K₂O(51.74 %), CaO(15.92 %), P₂O₅(14.39 %)이며 MgO(7.74 %), SO₃(6.89 %)의 부성분과 소량의 F₂O₃(0.66 %), SiO₂(0.59 %), Al₂O₃(0.31 %)가 함량되어 있다. 물리 역학적 특성을 평가하기 위해 커피찌꺼기 애시를 5 %, 10 %, 15 % 중량 치환하여 수행하였다. 품질 시험결과, 커피찌꺼기 애시가 5 % 치환된 CGA 5의 28일 활성지수는 80 %이며, 플로 값 비는 96 %로 플라이 애시 2종의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 모르타르의 역학적 시험결과로부터 커피찌꺼기 5 %가 포함된 시편에서 최적의 결과를 확인할 수 있었으며, 우수한 기계적, 물리적 특성을 보여주었다.