• 한국건축시공학회지
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• 제21권2호
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• pp.141-148
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• 2021

본 연구에서는 산업부산물 중 순환유동층 연소방식과 미분탄 연소과정에서 발생되는 플라이애시와 고로슬래그 미분말을 치환한 시멘트 모르타르의 특성을 파악하였다. 연구 결과, 순환유동층 플라이애시 및 미분탄 플라이애시 혼합 사용 시 강도발현 뿐만 아니라 내구성 측면에서도 유리하게 나타난다. 순환유동층 플라이애시는 초기 반응성 향상에 기여하며, 미분탄 플라이애시는 포졸란 반응으로 장기 강도 발현에 관여하게 된다. 따라서 순환유동층 플라이애시와 미분탄 플라이애시의 혼합사용은 고로슬래그 미분말을 치환한 시멘트 모르타르의 상호 보완적인 요소로 작용함을 알 수 있다.

• Advances in concrete construction
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• 제11권5호
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• pp.419-428
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• 2021

The pH of cement-based materials (CBMs) is an important factor for their durability, sustainability, and long service life. Currently, the use of supplementary cementitious materials (SCMs) is becoming mandatory due to economic, environmental, and sustainable issues. There is a decreasing trend in pH of CBMs due to incorporation of SCMs. The determination of numerical values of pH is very important for various low and high volume SCMs blended cement mortars for the better understanding of different defects and durability issues during their service life. In addition, the effect of cement hydration and pozzolanic reaction of SCMs on the pH should be determined at initial and later ages. In this study, the effect of low and high-volume fly ash (FA) and ground granulated ballast furnace slag (GGBFS) cement mortars in different curing conditions on their pH values has been determined. Thermal gravimetric analysis (TGA) was carried out to support the findings from pH measurements. In addition, thermal conductivity (k-value) and strength activity indices of these cement mortars were discussed. The results showed that pH values of all blended cement mortars were less than ordinary Portland cement (OPC) mortar in all curing conditions used. There was a decreasing tendency in pH of all mortars with passage of time. In addition, the pH of cement mortars was not only dependent on the quantity of Ca(OH)₂. The effect of adding SCMs on the pH value of cement mortar should be monitored and measured for both short and long terms.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.596-603
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• 2020

본 논문에서는 화력발전소 산업부산물인 바텀애시의 활용성을 증대시키기 위한 실험연구를 수행하였다. 본 연구에서는 바텀애시를 잔골재로 설정하였으며, 골재 특성 파악을 위한 실험을 수행하였다. 부순 잔골재의 25, 50, 75 및 100%를 바텀애시로 치환하여 바텀애시를 혼입한 콘크리트를 제작하였으며, 재료특성으로서 단위중량, 초음파속도, 압축강도 및 열전도율 실험을 수행하여 결과를 도출하였다. 한편, 바텀애시는 포졸란재료로써 가능성이 있으며, 재령 28일과 91일로 구분하여 양생기간에 따른 영향을 파악하였다. 측정된 실험결과를 토대로 다공질 및 경량 특성을 갖는 바텀애시를 잔골재로 사용한 콘크리트의 열전도율 특성과 단위중량, 초음파속도 및 압축강도와의 상관관계를 제시하였다.

• Advances in nano research
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• 제15권5호
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• pp.467-484
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• 2023

Despite the significant features of fiber-reinforced cementitious composites (FRCCs), including better mechanical, fractural, and durability performance, their high content of cement has restricted their use in the construction industry. Although ground granulated blast furnace slag (GGBFS) is considered the main supplementary cementitious material, its slow pozzolanic reaction stands against its application. The addition of nano-sized mineral modifiers, including nano-silica (NS), is an alternative to address the drawbacks of using GGBFS. The main object of this empirical and numerical research is to examine the effect of NS on the strain-hardening behavior of cementitious composites; ten mixes were designed, and five levels of NS were considered. This study proposes a new method, using a four-point bending test to assess the use of nano-silica (NS) on the flexural behavior, first cracking strength, fracture energy, and micromechanical parameters including interfacial friction bond strength and maximum bridging stress. Digital image correlation (DIC) was used for monitoring the initiation and propagation of the cracks. In addition, to attain a deep comprehension of fiber/matrix interaction, scanning electron microscope (SEM) analysis was used. It was discovered that using nano-silica (NS) in cementitious materials results in an enhancement in the matrix toughness, which prevents multiple cracking and, therefore, strain-hardening. In addition, adding NS enhanced the interfacial transition zone between matrix and fiber, leading to a higher interfacial friction bond strength, which helps multiple cracking in the composite due to the hydrophobic nature of polypropylene (PP) fibers. The findings of this research provide insight into finding the optimum percent of NS in which both ductility and high tensile strength of the composites would be satisfied. As a concluding remark, a new criterion is proposed, showing that the optimum value of nano-silica is 2%. The findings and proposed method of this study can facilitate the design and utilization of green cementitious composites in structures.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.72-81
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• 2024

이 연구에서는 DEIPA를 사용하여 바텀애시를 미분말화하고, 이를 활용하여 바텀애시 치환 시멘트를 개발했다. partial or no-known crystal structure 방법을 X-선 회절 정량 분석에 적용하여 비결정질인 바텀애시와 C-S-H의 양을 분리하여 정량화 할 수 있었다. DEIPA를 첨가하지 않은 배합에서는 바텀애시가 거의 반응하지 않았으며, 이에 따라 압축강도도 낮게 발현되었다. 그러나 DEIPA를 첨가한 배합에서는 시멘트의 수화 거동을 변화시켰을 뿐만 아니라 바텀애시와 수산화칼슘 사이의 포졸란 반응도 향상시켜서 추가적인 C-S-H를 생성하였고, 재령 초기 뿐만 아니라 후기에도 높은 압축강도를 얻을 수 있었다. 따라서 바텀애시를 분쇄할 때 극소량의 DEIPA를 첨가하더라도 바텀애시의 반응성을 충분히 증진시킬 수 있었기에 바텀애시 치환시멘트 개발에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제36권3호
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• pp.198-205
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• 2014

본 논문은 상온에서 물을 이용하여 석탄 화력 발전소에서 배출되는 비산재(Coal fly ash, FA)의 침출 특성과 탄산염 광물화 성능에 관해 연구하였다. 침출률은 100분에서 가장 높았고 5회를 통한 비산재 내 Ca와 Na의 총 침출률은 각각 25.37%와 7.40%로 측정되었다. 또한, 비산재 침출 시 생성되는 $Ca(OH)_2$와 비산재의 주성분인 $SiO_2$가 반응하여 포졸란 반응이 일어나 침출률을 저하시키는 것으로 판단된다. 침출 여과액을 통한 비산재의 탄산화 성능는 6.08 mg $CO_2/g$ FA로 측정되었으며 이중 Ca, Mg, Na, 및 K 성분이 기여한 값은 5.19 mg $CO_2/g$ FA로 약 85%로 계산되었다. 또한 침출액 기준 Ca와 Na의 탄산화율은 각각 85.62%와 77.70%이며 비산재 기준 Ca와 Na의 탄산화율은 각각 9.04%와 5.26%로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.507-515
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• 2014

콘크리트 구조물의 시공이음부는 적절한 처리에도 불구하고 누수되는 사례가 빈번히 발생되고 있다. 이 연구에서는 이러한 누수 현상이 신 구 콘크리트 간의 부착특성과도 관련이 있을 것으로 보고 이에 대한 실험을 실시하였다. 여러가지 조건하에서 부착특성을 평가하기 위해 신 구 콘크리트의 접합부를 모사하는 시편들을 제작하여 접합부의 접착강도, 휨강도 및 쪼갬인장강도를 측정하였다. 주요 실험 변수는 혼화재의 종류 및 혼입률, 접합면의 처리 방법, 지수판의 종류였다. 그 외 신 구 콘크리트 타설 간격의 영향, 강도시험 재령에 따른 영향도 고찰하였다. 실험 결과 혼화재 사용에 따라 부착강도가 어느정도 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 포졸란 반응에 의해 생성되는 칼슘실리케이트 수화물이 접합부의 공극을 메우기 때문으로 생각된다. 한편, 접합면이 거칠고 건조할수록 부착성능이 향상되었으며, 지수판의 표면 거칠기는 지수판의 부착성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 시험 방법에 따른 부착강도의 차이가 발생하므로 이를 고려한 평가가 요망된다.

• 한국재료학회지
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• 제25권2호
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• pp.75-80
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• 2015

The carbon dioxide($CO_2$) released while producing building materials is substantial and has been targeted as a leading contributor to global climate change. One of the most typical method to reducing $CO_2$ for building materials is the addition of slag and fly ash, like pozzolan material, while another method is reducing $CO_2$ production by carbon negative cement development. The MgO-based cement was from the low-temperature calcination of magnesite required less energy and emitted less $CO_2$ than the manufacturing of Portland cements. It is also believed that adding reactive MgO to Portland-pozzolan cements could improve their performance and also increase their capacity to absorb atmospheric $CO_2$. In this study, the basic research for magnesia cement using $MgCO_3$ and magnesium silicate ore (serpentine) as main starting materials, as well as silica fume, fly ash and blast furnace slag for the mineral admixture, were carried out for industrial waste material recycling. In order to increase the hydration activity, $MgCl_2$ was also added. To improve hydration activity, $MgCO_3$ and serpentinite were fired at $700^{\circ}C$ and autoclave treatment was conducted. In the case of $MgCO_3$ as starting material, hydration activity was the highest at firing temperature of $700^{\circ}C$. This $MgCO_3$ was completely transferred to MgO after firing. This occurred after the hydration reaction with water MgO was transferred completely to $Mg(OH)_2$ as a hydration product. In the case of using only $MgCO_3$, the compressive strength was 3.5MPa at 28 days. The addition of silica fume enhanced compressive strength to 5.5 MPa. In the composition of $MgCO_3$-serpentine, the addition of pozzolanic materials such as silica fume increased the compression strength. In particular, the addition of $MgCl_2$ compressive strength was increased to 80 MPa.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.565-572
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• 2009

이 연구에서는 전기화학적 기법을 사용하여 혼합콘크리트의 일종인 palm oil fuel ash(POFA) 콘크리트의 부식저항성을 평가하였다. POFA는 야자수로부터 야자유를 정제하고 난후 야자수 재로 추출되어진 산업 재생 폐기물을 일컫는다. POFA 콘크리트의 기본 물성 특성분석을 위해서 초기재령에서의 POFA 콘크리트의 압축강도, 슬럼프, 중량감소율, 블리딩 및 팽창비 특성 분석실험을 수행하였다. 한편, 내구성 특성분석을 위해서 염소이온침투시험 및 중성화 침투시험도 수행하였다. 마지막으로 전기화학적 균열치유기법을 사용하여, 가압전압 특성분석, 갈바닉 전류특성분석 및 선형분극저항 평가 등의 부식저항성 평가를 실시하였다. 실험 결과로부터, 장기재령의 강도, 블리딩, 슬럼프 특성, 팽창비, 염소이온 확산성, 탄산화 저항성 및 부식저항성의 향상 효과가 활성화 되어진 POFA 콘크리트의 포졸란 반응에 기인하여 이루어지고 있음을 확인하였다. 따라서 POFA 콘크리트는 그린-재생 자원으로서 시멘트계 대체 결합재로서의 이용가능성이 있음을 확인할 수 있었다.