• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권2호
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• pp.181-195
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• 2023

To predict the rheological behaviours along with the compressive strength of self-compacting concrete that incorporates environmentally friendly ingredients as cement substitutes, a comparative evaluation of machine learning methods is conducted. To model four parameters, slump flow diameter, L-box ratio, V-funnel time, as well as compressive strength at 28 days-a complete mix design dataset from available pieces of literature is gathered and used to construct the suggested machine learning standards, SVM, MARS, and Mp5-MT. Six input variables-the amount of binder, the percentage of SCMs, the proportion of water to the binder, the amount of fine and coarse aggregates, and the amount of superplasticizer are grouped in a particular pattern. For optimizing the hyper-parameters of the MARS model with the lowest possible prediction error, a gravitational search algorithm (GSA) is required. In terms of the correlation coefficient for modelling slump flow diameter, L-box ratio, V-funnel duration, and compressive strength, the prediction results showed that MARS combined with GSA could improve the accuracy of the solo MARS model with 1.35%, 11.1%, 2.3%, as well as 1.07%. By contrast, Mp5-MT often demonstrates greater identification capability and more accurate prediction in comparison to MARS-GSA, and it may be regarded as an efficient approach to forecasting the rheological behaviors and compressive strength of SCC in infrastructure practice.

• Computers and Concrete
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• 제32권2호
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• pp.185-206
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• 2023

This article aimed to explore the optimization of mineral admixtures and retarding admixture for high-performance concrete. In essence, fresh concrete can be regarded as a mixture in which both coarse and fine aggregates are suspended in a cement-based matrix paste. Based on this view, the test procedure was divided into three progressive stages of binder paste, mortar, and concrete to explore their rheological behavior and mechanical properties respectively. At each stage, there were four experimental control factors, and each factor had three levels. In order to reduce the workload of the experiment, the Taguchi method with an L9(3⁴) orthogonal array and four controllable three-level factors was adopted. The test results show that the use of the Taguchi method effectively optimized the composition of high-performance concrete. The slump of the prepared concrete was above 18 cm, and the slump flow was above 50 cm, indicating that it had good workability. On the other hand, the 28-day compressive strength of the hardened concretes was between 31.3-59.8 MPa. Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) results showed that the most significant factor affecting the initial setting time of the fresh concretes was the retarder dosage, and its contribution percentage was 62.66%. On the other hand, the ANOVA results show that the most significant factor affecting the 28-day compressive strength of the hardened concretes was the water to binder ratio, and its contribution percentage was 79.05%.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.342-347
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• 2016

본 연구에서는 일반 강도 콘크리트 초저수축 특성을 얻는데 필요한 현장 배합시 굵은 골재의 최대치수, 잔골재의 종류에 따른 굳지 않은 콘크리트 물성과 굳은 콘크리트의 물성 및 건조수축 길이변화 특성을 평가하였다. 또한 시공시 양생 온도에 따른 수축 특성을 평가하였다. 배합 인자로는 각각 굵은 골재 최대치수(13, 20, 25mm), 잔골재의 종류(세척사, 세척사+부순사, 부순사), 양생 온도(5, 20, $35^{\circ}C$) 총 9가지 배합 요인에 따른 콘크리트의 압축강도, 콘크리트의 건조수축 길이변화를 측정하였다. $350{\mu}{\varepsilon}$의 초저수축 특성을 일반 강도 콘크리트에서 얻는데 굵은 골재는 최대 25mm까지 적용 가능한 것으로 평가되었으며, 잔골재의 입도가 매우 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 한중 및 서중 콘크리트를 제외한 양생 온도 범위에서 초저수축 특성을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 또한 분말형 수축저감제를 적용한 결과 굵은골재의 최대치수는 최대 25mm 내에서 $350{\mu}{\varepsilon}$ 내의 수축 특성을 나타내는 것으로 나타났다. 유동성과 압축강도는 굵은 골재의 최대치수가 커지면 각각 증가하고 감소하는 일반적 경향이 반영되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권3호
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• pp.194-204
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• 2015

Six study sites in Gumi, Goryeong in Gyeongbuk province and Naju in Jeonnam province were selected to investigate soil properties of poorly drained horizons in paddy soils. The horizons were re-established layers which were parent material layers originated from fluvial deposits. Topsoil layers were differentiated from piled parent materials while soil structure of the topsoil layer was massive with striated microstructure. Compaction at soil re-establishment and a lack of structure and aggregate development in these soils may cause the limitation of vertical water movement and result in poorly drained horizons. Soil samples were taken from paddy fields with top soils of sandy loam, silt loam and silty clay loam and re-established soils of coarse and fine texture. The samples were taken from each horizon for the analyses of soil chemical and mineral properties. Soils with re-established soils of coarse texture had greater amounts of sands from top soil texture distributions, while soils with fine texture had greater amounts of silts. Chemical properties of top soils were analyzed from rice cultivated soils at the time of re-establishments and one year after the re-establishments. The coarse texture of the re-established horizons decreased in EC values from 0.23 to $0.11(dS\;m^{-1})$, available phosphate values from 112 to $54(mg\;kg^{-1})$, and exchangeable Ca values from 6.6 to $4.9(cmol_c\;kg^{-1})$. On the other hand, soils with fine texture showed decrease only in pH and exchangeable Ca values. Especially, organic matter and available phosphate contents showed heterogeneous distributions from each horizon. This result may be caused by mixture of plough layer and subsurface layer during and consolidation. Hydraulic conductivity values were low at the boundaries of top soil and parent material layers except SL/coarse soil. Soil microstructure was massive structure without soil clods or pores and showed striated structure. Therefore, re-established paddy fields with fluvial deposits as parent material layers showed limited vertical movements of soil water because of occurrence of compacted layers and less-development of soil clods and aggregates.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.317-326
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• 2022

구조용 합성섬유는 작은 비중에 의한 반발률 감소, 지하수 및 해수에 의한 부식 발생의 우려가 없어 강섬유의 대체재로 구조용 합성섬유의 관심이 최근 높아지고 있다. 본 연구에서는 시멘트 복합체의 잔골재 조립률이 구조용 섬유의 인발강도 및 인발에너지에 미치는 영향을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 조립률 1.96, 2.69, 3.43인 잔골재로 시멘트 몰탈을 제작하였으며 구조용 합성섬유 1종(polypropylene), 강섬유 1종(hooked ends type)을 대상으로 단일섬유 dog bone shape 공시체를 제작하여 pull-out 실험을 수행하였다. 실험결과 구조용 합성섬유 공시체에서 시멘트 몰탈의 조립률이 증가할수록 인발강도 및 인발에너지가 증가함을 알 수 있었다. 구조용 합성섬유의 경우 시멘트 몰탈과 섬유 사이의 마찰력이 인발메커니즘의 중요인자로 시멘트 몰탈의 잔골재 조립률이 높아질수록 골재 입자가 크고 거칠어지며 섬유와 시멘트 몰탈 사이의 마찰력이 증가하여 섬유의 인발을 억제하기 때문으로 판단된다. 반면, 강섬유 공시체의 경우 시멘트 몰탈 조립률 증가에 따른 인발강도 및 인발에너지의 뚜렷한 경향성은 나타나지 않았다. 이는 강섬유 hooked ends 부분의 기계적 정착이 시멘트 복합체와 강섬유 사이의 마찰력과 비교하여 인발저항력에 미치는 영향이 더 크므로 시멘트 복합체의 잔골재 조립률 변화가 인발저항력에 상대적으로 적은 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.43-50
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• 2008

본 연구는 지속하중 하에서의 골재 종류에 따른 철근콘크리트보의 장기거동 특성에 대한 연구의 일환으로 천연골재를 사용한 실험체와 순환굵은골재 대체율 100% 실험체, 순환잔골재 대체율 50% 실험체 총 3개로 제작하여 약 1년 동안 지속하중을 가력하였다. 탄성계수와 압축강도의 차이를 고려시 순환골재를 사용한 실험체의 장기처짐이 천연 골재를 사용한 실험체보다 다소 크게 처짐이 발생하였으나 큰 차이를 보이지 않아 순환골재 실험체가 천연골재 실험체와 대등한 장기 휨 성능을 갖는 것으로 판단된다. 장기처짐 예측시 장기처짐 예측식에 적용하는 크리프계수와 건조수축은 CEB-FIP 기준을 적용하는 것이 ACI-209 기준을 적용하는 것보다 좋은 예측을 보였다. ACI-318의 예측 방법은 장기처짐을 과대평가하고 Mayer의 방법, Neville의 방법은 본 연구에서는 실험체의 낮은 인장철근비로 큰 오차를 보였다. Branson의 방법, EMM, AEMM은 장기처짐을 양호하게 예측하였으며 본 연구에서 제안된 방법이 순환골재 콘크리트 보의 장기처짐을 좋은 예측을 보여 순환골재 콘크리트 구조물의 장기거동을 합리적으로 반영할 수 있는 방안이 될 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.551-558
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• 2011

경량 골재 콘크리트의 역학적 특성에 대한 천연모래 치환율과 경량 굵은 골재 최대 크기의 영향을 평가하기위해 15배합의 실험이 진행되었다. 경화된 경량 골재 콘크리트의 공극률 및 기건 단위 질량, 재령에 따른 압축강도 발현, 인장저항성능, 탄성계수, 파괴계수 및 응력-변형률 관계를 측정하였다. 측정된 역학적 특성들은 ACI 318-08, EC2 및 CEB-FIP 기준 또는 Slate 등, Yang 등 및 Wang 등의 제안모델들과 비교하였다. 실험 결과 경량 골재 콘크리트의 압축강도는 굵은 골재 최대 크기가 클수록 그리고 경량 잔골재 양이 증가할수록 감소하였다. 경량 골재 콘크리트의 압축강도 발현에 대한 상수는 굵은 골재의 비중과 천연모래 치환율의 함수로서 제시될 수 있었다. 한편, 측정된 경량 콘크리트의 파괴계수 및 인장강도는 설계기준 및 제안모델들에 비해 일반적으로 낮았는데, 이는 경량 콘크리트의 인장저항성은 압축강도뿐만 아니라 기건 단위 질량에 의해서도 영향을 받기 때문이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.299-306
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• 2016

본 연구에서는 동일 작업성 조건에서 저품질 잔 굵은 골재가 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 영향을 실험적으로 분석 하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 슬럼프 및 공기량을 단위수량과 AE제 혼입량 변화로 동일하게 배합설계 하였다. 따라서, 양호한 품질의 골재를 사용한 배합에 비해 저품질의 골재 사용시 불량의 입도 및 미립자량 등의 영향으로 단위수량 및 AE제 혼입량이 각각 약 18%, 98% 증가하는 경향이 나타났다. 압축강도의 경우는 양호한 품질의 부순 굵은 골재를 사용한 배합에 비해 저품질의 발파석 굵은 골재를 사용한 배합에서 특히, 발파석 마사토 및 해사와 같은 저품질 잔골재와 복합될 때 20~35% 까지 저하하는 결과를 나타내었다. 또한, 저품질 잔 굵은 골재를 사용한 콘크리트인 경우는 압축강도뿐만 아니라 탄성계수와 내구성으로 동결융해, 건조수축, 탄산화 및 염해저항성 측면에서도 크게 저하하여 그 심각이 문제시 되었다. 따라서 저품질 골재를 순환자원으로 활용하고자 할 때에는 물씻기, 혼합골재에 의한 입도 조정 등 별도의 처리를 거쳐 사용하거나 혹은 사용을 철저히 규제하는 특별한 대책이 수립 되어야 할 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제51권5호
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• pp.429-438
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• 2018

콘크리트는 덩어리이기 때문에 분석을 위해서는 분쇄를 할 수밖에 없다. 그러나, 콘크리트와 같이 여러 재료의 혼합물을 파쇄, 특정 입도를 선별하는 것에 따른 효과는 아직까지 적절하게 평가된 바가 없다. 본 연구에서는 시멘트와 비산재를 고화제로 사용하고, 매립재와 모래는 골재로 사용하여 콘크리트 공시체를 제작한 다음, 토양오염공정시험기준과 폐기물공정시험기준에 따라 중금속분석을 수행하였다. 이를 위하여, 먼저, 공시체를 어느 정도 파쇄한 다음 채질하여 <0.15 mm, 0.15~0.5 mm, 0.5~5 mm를 선별(분쇄방법 1)하여 분석하였다. 토양오염공정시험기준 분석 결과, 작은 입도의 시료가 높은 중금속 농도를 보이는 경향이 뚜렷하였다. 특히, <0.15 mm는 각 개별재료의 농도와 배합비로 계산된 이론값보다도 몇 배 높은 값을 보이기도 하였다. 반면, 시료 전체가 <0.15 mm를 갖도록 완전히 분쇄(분쇄 방법 2)하여 분석한 결과는 이론값과 비슷한 농도를 보였다. 이 같은 결과는, 부분 분쇄 시에는 작은 입도에 중금속 농도가 높은 시멘트와 비산재가 농집되는 것과 관련이 있다. 반면, 폐기물공정시험기준 분석에서는 모든 항목에서 매우 낮은 용출 농도를 보였고, 토양오염공정시험기준에서와 같은 경향도 관찰되지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.59-65
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• 2016

본 연구에서는 수소 함유량이 높아 중성자 차폐에 유리한 합성수지를 대상으로 중성자 차폐용 골재로서의 적용성 검토를 수행하였다. 사용된 합성수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 초고분자량 폴리에틸렌(UPE)으로 잔골재의 20%, 40%, 60%의 부피에 해당하는 양을 무게로 환산하여 배합하였다. 실험은 모르타르의 물리적 특성을 파악할 수 있는 플로우 테스트, 인장 및 압축강도 시험을 수행하였으며, 시험체 내부의 미세구조를 분석하기 위해 파단면의 이미지 분석, SEM 및 X-ray CT 촬영을 실시하였다. 합성수지를 혼입한 모르타르의 플로우의 값은 HDPE 및 PP는 증가하였지만 UPE의 경우 감소하였다. 반면 인장 및 압축강도의 경우 종류에 상관없이 전반적으로 강도가 감소하는 경향을 보였으며, 이미지 분석 결과, HDPE 및 PP를 혼입한 모르타르의 강도는 혼입량에 관계없이 파단면에서의 합성수지 비율에 영향을 받았으며, 모르타르 내의 시멘트 매트릭스와의 단락 및 재료의 불균등한 분포가 강도 저하에 영향을 미친 것으로 추정된다. 반면, 미분말 상태인 UPE는 혼입량이 증가함에 따라 내부 공극이 증가하였으며, 이러한 특징은 일정량 이하에서는 강도 저하가 미미하였으나 일정한 혼입률 이상, 특히 본 실험에서는 치환율이 60% 이상에서 급격한 강도 저하를 나타냈다.