• Steel and Composite Structures
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• 제51권2호
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• pp.185-202
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• 2024

In this research paper, and for the first time, wave propagations in sigmoidal imperfect functionally graded material plates are investigated using a simplified quasi-three-dimensionally higher shear deformation theory (Quasi-3D HSDTs). By employing an indeterminate integral for the transverse displacement in the shear components, the number of unknowns and governing equations in the current theory is reduced, thereby simplifying its application. Consequently, the present theories exhibit five fewer unknown variables compared to other Quasi-3D theories documented in the literature, eliminating the need for any correction coefficients as seen in the first shear deformation theory. The material properties of the functionally graded plates smoothly vary across the cross-section according to a sigmoid power law. The plates are considered imperfect, indicating a pore distribution throughout their thickness. The distribution of porosities is categorized into two types: even or uneven, with linear (L)-Type, exponential (E)-Type, logarithmic (Log)-Type, and Sinus (S)-Type distributions. The current quasi-3D shear deformation theories are applied to formulate governing equations for determining wave frequencies, and phase velocities are derived using Hamilton's principle. Dispersion relations are assumed as an analytical solution, and they are applied to obtain wave frequencies and phase velocities. A comprehensive parametric study is conducted to elucidate the influences of wavenumber, volume fraction, thickness ratio, and types of porosity distributions on wave propagation and phase velocities of the S-FGM plate. The findings of this investigation hold potential utility for studying and designing techniques for ultrasonic inspection and structural health monitoring.

• Computers and Concrete
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• 제34권2호
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• pp.213-230
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• 2024

The use of waste tires and industrial wastes such as fly ash (FA) and ground granulated blast furnace slag (GGBS) in concrete is an important issue in terms of sustainability. In this study, the effect of parameters affecting the physical, mechanical and microstructural properties of FA/GGBS-based geopolymer concretes with waste rubber fiber was investigated. For this purpose, the effects of rubber fiber percentage (0.6%, 0.9%, 1.2%), binder (75FA25GGBS, 50FA50GGBS, 25FA75GGBS) and curing temperature (75 ℃, 90 ℃ and 105 ℃) were investigated. The Taguchi-Grey Relational Analysis (TGRA) method was used to obtain optimum parameter levels of rubber fiber geopolymer concrete (RFGC). The slump, fresh and hardened density, compressive strength, flexural strength, static and dynamic modulus of elasticity, ultrasonic pulse velocity (UPV) tests and scanning electron microscopy (SEM) analysis were performed on the produced concretes. The analysis of variance (ANOVA) method was used to statistically determine the effects of the parameters on the experimental results. A confirmation test was performed to test the accuracy of the optimum values found by the TGRA method. With the increase of GGBS percentage, the compressive strength of RFGC increased up to 196%. The increase in rubber fiber percentage and curing temperature adversely affected the mechanical properties of RFGC. As a result of TGRA, the optimum value was found to be A1B3C1. ANOVA results showed that the most effective parameter on the experimental results was the binder with 99% contribution percentage. It is understood from the SEM images that the optimum concrete had a denser microstructure and less capillary cracks and voids. For this study, the use of the TGRA method in multiple optimization has proven to provide very useful and reliable results. In cases where many factors are effective on its strength and durability, such as geopolymer concrete, using the TGRA method allows for finding the optimum value of the parameters by saving both time and cost.

• 농업과학연구
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• 제24권2호
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• pp.207-217
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• 1997

본 연구는 보통 포틀랜드 시멘트와 천연골재 및 왕겨재를 혼입한 왕겨재 콘크리트의 공학적 특성을 실험적으로 구명한 것으로서, 연구를 통하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 단위중량은 $2,216{\sim}2,325kgf/m^3$정도의 범위로서 보통 시멘트 콘크리트에 비해 1~6%정도 감소되었다. 2. 각 강도는 왕겨재를 결합재량의 10%를 혼입한 콘크리트에서 가장 크게 나타났으며, 보통 시멘트 콘크리트에 비해 압축강도는 8%, 인장 강도는 17%, 휨인장강도는 18% 증가되었다. 3. 초음파진통속도는 3,252~4,016 m/s 정도로서 보통 시멘트 콘크리트와 유사하게 나타났으며, 왕겨재를 10% 혼입한 콘크리트에서 가장 높은 값을 보였다. 4. 동탄성계수는 $242{\times}10^3{\sim}306{\times}10^3kgf/cm^2$정도로 보통 시멘트 콘크리트의 90~113%로써 보통 시멘트 콘크리트와 유사하게 나타났으며, 왕겨재를 10% 혼입한 콘크리트에서 가장 높게 나타났다. 5. 정탄성계수는 $185{\times}10^3{\sim}306{\times}10^3kgf/cm^2$정도로 보통 시멘트 콘크리트와 유사하게 나타났으며, 왕겨재를 10% 혼입한 콘크리트에서 가장 크고, 포아손수는 보통 시멘트 콘크리트보다 작게 나타났으며, 동탄성계수는 정탄성계수 보다 11~30%정도 크게 나타났다. 6. 내구성은 왕겨재의 혼입량이 많을수록 증가되었으며, 왕겨재를 10% 혼입한 콘크리트와 20% 혼입한 콘크리트의 내구성은 보통 시멘트 콘크리트보다 각각 1.3배와 1.6배 정도 크게 나타났다. 7. 적정량의 왕겨재를 혼입하여 콘크리트를 제조할 경우, 왕겨재 콘크리트의 물리 역학적 성질이 보통 시멘트 콘크리트보다 우수할 뿐만 아니라, 농업 부산물의 재활용으로 인한 경제적 측면에서도 많은 기여를 할 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.317-338
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• 2022

근대건축으로 알려진 조선통감부 자리의 콘크리트와 토관 및 벽돌을 대상으로 3시기로 세분하여 물리화학적 특성과 평가를 검토하였다. 콘크리트는 모두 비슷한 가비중과 흡수율을 보였으며 다량의 골재와 석영, 장석, 방해석 및 포틀란다이트가 검출되었다. 벽돌의 공극률은 1907년의 것이 1910년 및 1950년 벽돌보다 높았다. 토관도 유사하나 초기의 것이 보다 치밀한 것으로 나타났다. 벽돌과 토관은 암적색에서 암갈색을 띠며 많은 균열과 기공이 관찰되나, 상대적으로 토관의 기질이 균질하다. 벽돌에서는 석영, 장석 및 적철석이 검출되었으며, 토관에서는 석영 및 장석과 뮬라이트가 확인되는 것으로 보아, 모두 1,000~1,100℃의 소성온도를 거친 것으로 해석된다. 콘크리트는 유사한 CaO 함량을 보이나, 벽돌과 토관은 1907년 시료에서 SiO₂는 낮고 Al₂O₃가 높다. 그러나 이들은 유사한 지구화학적 거동특성을 갖는 등 성인적 동질성이 높다. 콘크리트 기초의 초음파속도와 반발경도는 잔존상태에 따라 다르나 물성은 다소 낮았다. 이를 일축압축강도로 환산하면 1차 증축구역이 평균 45.30 및 46.33 kgf/cm²로 가장 높고, 2차 증축구역이 가장 낮은 평균치(20.05 및 24.76 kgf/cm²)를 보였다. 특히 CaO 함량과 흡수율이 작을수록 초음파속도와 반발경도가 높았다. 조선통감부 건축에 활용한 콘크리트는 시기별로 비슷한 배합특성과 비교적 일정한 규격이 있었던 것으로 보인다. 벽돌과 토관은 거의 동일한 점토질 원료를 사용하여 유사한 제작과정을 거친 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.103-114
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• 2023

공주제일교회 기독교박물관은 1931년에 초축되었으며 한국전쟁으로 상당 부분 파손되었으나 벽체와 굴뚝 등이 보존되었다. 이 건물은 1956년 예배당을 재건하며 신축이 아닌 파손된 부분의 보수를 통해 원형을 유지하고 있다는 점에서 건축학적으로 높은 가치가 있다. 스테인드글라스는 1979년에 설치하였으며, 덩어리유리를 사용하는 달드베르(Dalle de Verre) 방식으로 큰 의미가 있다. 그러나 일부 스테인드글라스에서는 다양한 균열과 쪼개짐이 나타나고 색유리를 지지하는 줄눈에는 수직 및 수평균열이 확인되는 등 부분적인 손상을 입었다. 스테인드글라스의 구조재로는 철제 틀과 이를 충전한 시멘트 모르타르가 사용되었으며, 부분적으로 풍화작용에 따라 철제의 부식과 모르타르의 균열 및 입상분해가 나타난다. 줄눈재에서는 Ca과 S의 함량이 높아 석고를 혼화재로 사용하였음을 지시하며, 석고는 능형으로 성장하며 다발모양을 이루고 있는 것으로 보아 재결정작용을 거친 것으로 판단된다. 줄눈재의 초음파속도 모델링 결과, 입구 좌우창의 속도는 800~1,600㎧ 범위로 상대적으로 취약하며, 제단의 좌창 우측 하단과 중앙창 좌측 상단도 1,000~1,800㎧로 나타나 상대적으로 낮은 물성을 보였다. 또한 줄눈재와 표면오염물에서는 석회 모르타르의 중성화에서 생성되는 석고화합물이 검출되었다. 이와 같은 염류는 동결 및 융해작용에 따라 줄눈재의 손상을 일으킬 수 있어 적절한 예방보존이 필요하다. 스테인드글라스와 줄눈재에는 다양한 손상유형이 복합적으로 나타나고 있어 임상실험을 통해 맞춤형 보존처리를 검토해야 할 것이다.

• 농업과학연구
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• 제31권2호
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• pp.105-114
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• 2004

이 연구는 흙, 천연조골재, 고화재 및 폴리프로필렌섬유를 혼입한 에코콘크리트를 개발하여 그 물리역학적 특성을 구명한 것으로서, 이 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 중량 감소율은 조골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 작게 나타났고, 고화재가 조골재보다 중량감소에 더 크게 영향을 미쳤으며, 재령 7일, 28일, 91일 다같이 흙 59.8%, 자갈 20%, 고화재 20%, 섬유 0.2% 배합에서 중량감소율이 가장 작게 나타났다. 2. 압축강도와 휨강도는 모든 배합에서 조골재, 고화재, 섬유의 혼입량이 증가할수록 증가하였으며, 고화재의 영향이 강도에 가장 크게 나타났다. 3. 재령 28일의 초음파진동속도는 2,319~3,527 m/s, 동탄성계수는 $203{\times}10^2{\sim}281{\times}10^2MPa$의 범위로 나타났으며, 골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 증가하였고, 압축강도와 휨강도의 결과와 유사한 경향을 나타내었으며, 고화재의 영향이 골재의 영향보다 더 크게 나타났다. 4. 투수계수는 골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 감소하였고, 섬유의 혼입량이 증가할수록 증가하였으며, SG10에서 $5.066{\times}10^{-9}cm/s$로 다른 에코콘크리트에 비해 투수계 수가 가장 작게 나타났다. 5. 자갈과 고화재 혼입량의 증가는 강도증진 효과를 얻을 수 있으나, 섬유는 배합시 뭉침현상으로 인하여 제성능을 저하시킬 수 있기때문에 현장배합시 세심한 주의가 요망된다. 따라서 SG10의 배합을 경작로 포장재료로 사용하면 주변환경과 조화를 이루는 환경친화형 경작로를 만들 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.389-397
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• 2010

콘크리트는 역학적 성능, 내구성능, 경제성이 우수한 재료이지만 장경간 교량에 적용하기는 쉽지 않은데, 이는 콘크리트의 중량 대비 강도가 낮기 때문이다. 초고성능 콘크리트는 높은 압축강도를 가지며 굵은 골재를 사용하지 않으므로 단면의 크기를 줄일 수 있어, 장경간 교량 바닥판으로 활용이 기대된다. 그러나 초고성능 콘크리트는 재료 특성상 단위결합재량이 많으므로 바닥판 양생과정에서 수화열에 의한 균열이 발생할 수 있다. 이 연구에서는 UHPC 바닥판의 초기재령 균열 위험성을 평가하기 위한 기초 작업을 수행하였다. 먼저 단열온도 상승시험 결과를 바탕으로 2변수 모델과 S자형 함수의 중첩으로 단열온도 상승곡선을 모델링하고, 등가재령의 개념을 도입하여 UHPC의 아레니우스 상수를 결정하였다. 이상의 결과를 실물크기 시험체에 대한 수화발열 측정시험으로 검증하였다. 다음으로 초음파 속도 측정 결과와 하중 재하에 의하여 탄성계수, 인장강도, 압축강도와 같은 UHPC의 역학적 특성을 구하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 2013

최근 시멘트 생산 시에 발생하는 다량의 $CO_2$로 인한 환경문제가 심각한 실정이며, 이러한 환경문제를 해결하기 위해 고로슬래그 미분말과 같은 산업부산물을 시멘트 대체 재료로 사용한 알칼리 활성 슬래그 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. AAS 콘크리트는 상온에서 고강도 발현이 가능하지만 알칼리 반응으로 인한 빠른 응결시간과 유동성 손실로 인해 작업시간 확보에 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 알칼리 활성 콘크리트의 구조 부재 적용을 위한 기초 자료 확보를 위해 AAS 모르타르의 압축강도 및 유동 특성에 시멘트용 유동화제가 미치는 영향을 분석하였다. 물-결합재비(W/B)는 0.35로 고정하고 알칼리 활성화제로 수산화나트륨과 물유리를 사용하여 AAS 모르타르를 제조하였으며, 유동성 확보를 위해 4종의 유동화제인 나프탈렌(N), 리그닌(L), 멜라민(M), PC(P) 계를 각각 슬래그 질량대비 최대 2%까지 첨가하여 압축강도, 플로우, 초음파 속도를 측정하였다. 실험결과, 멜라민계 유동화제를 첨가한 경우 AAS 모르타르의 압축 강도 저하 현상 없이 유동성이 증진되는 것으로 나타났으며, 나프탈렌계와 PC계의 경우에는 유동성 개선효과가 미미한 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제26권3호
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• pp.277-294
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• 2010

서산마애삼존불상(국보 제84호)을 이루는 암석은 담회색을 띠는 중립질 흑운모 화강암이며 부분적으로 페그마타이트 및 석영 세맥이 관찰된다. 삼존불이 조각된 암반은 전면에 걸쳐 불규칙적인 불연속면의 발달로 크기와 모양이 다양한 암괴를 형성하고 있으며, 암반 사면의 안정성이 취약한 것으로 나타났다. 훼손도 진단 결과, 수직 및 수평 절리가 밀집된 부분을 중심으로 물리적 풍화와 표면변색에 의해 훼손이 가중된 상태를 보인다. 이를 삼존불의 전체 면적대비 훼손율 42.7%에 비교했을 때, 물리적 풍화는 9.6%, 변색은 33.1%로 변색에서 높은 점유율을 보였다. 초음파 측정 결과, 삼존불은 전반적으로 심한 풍화단계(HW)에 있으며 삼존불에 발달하고 있는 불규칙한 절리계를 따라 약 1,000m/s의 저속도대가 분포하여 구성 암석이 약화된 것을 알 수 있다. 삼존불 보호각 내외부의 상대습도는 사계절 모두 평균 70% 이상을 기록하며, 95% 이상의 고습도 영역에서 높은 빈도수를 나타냈다. 이 고습도 환경은 강수와 함께 암석 표면에 결로를 발생시켜 수분을 공급하며 수분의 침투와 함수율이 높은 균열 및 절리대를 따라 물리적, 화학적, 생물학적 풍화를 진전시키는 것으로 사료된다. 따라서 삼존불의 과학적 보존을 위해 수분문제를 비롯하여 지속적인 보존환경 모니터링을 통한 환경제어 방안이 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.593-600
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• 2016

본 연구는 알칼리 활성화된 다성분계 시멘트에서 카올린(kaolinite, KA)의 효과에 다른 강도 특성에 관한 것이다. 연구에는 고로슬래그 미분말(GGBFS), 플라이애시(FA), 실리카 퓸(SF) 그리고 카올린(KA)을 결합재로 사용하였다. 시험체는 20% ~ 70% GGBFS, 10% ~ 60% FA, 10% SF(고정 비율) 그리고 10% ~ 50% KA의 범위로 혼합하였다. 물/결합재 비는 0.5이다. 결합재는 수산화나트륨(NaOH)과 규산나트륨($Na_2SiO_3$)을 전체 결합재(GGBFS + FA + SF + KA) 중량의 10% (10% NaOH + 10% $Na_2SiO_3$)비율로 사용하였다. 실험은 압축강도, 물 흡수율, 초음파 속도, 건조수축과 X-ray diffraction (XRD)를 수행하였다. 압축강도는 KA의 양이 증가할수록 감소하였다. 강도감소의 중요한 원인중 하나는 GGBFS 또는 FA와 비교하여 KA의 낮은 활성화 때문이다. 수화가 진행되는 동안 KA는 완전하게 반응하지 않았다. 또한 KA의 양이 증가할수록 UPV는 모든 시험체에서 감소하였다. 건조수축과 물 흡수율은 KA의 양이 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 시험결과를 통해 다성분계 시멘트의 강도 특성은 KA와 GGBFS의 양에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.