• Computers and Concrete
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• 제24권5호
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• pp.453-458
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• 2019

Today, concrete remains the most important, durable, and reliable material that has been used in the construction sector, making it the most commonly used material after water. However, cement continues to exert many negative effects on the environment, including the production of carbon dioxide (CO2), which pollutes the atmosphere. Cement production is costly, and it also consumes energy and natural non- renewable resources, which are critical for sustainability. These factors represent the motivation for researchers to examine the various alternatives that can reduce the effects on the environment, natural resources, and energy consumption and enhance the mechanical properties of concrete. Geopolymer is one alternative that has been investigated; this can be produced using aluminosilicate materials such as low calcium (class F) FA, Ultra-Fine GGBS, and high calcium FA (class C, which are available worldwide as industrial, agricultural byproducts.). It has a high percentage of silica and alumina, which react with alkaline solution (activators). Aluminosilicate gel, which forms as a result of this reaction, is an effective binding material for the concrete. This paper presents an up-to-date review regarding the important engineering properties of geopolymer formed by FA and slag binders; the findings demonstrate that this type of geopolymer could be an adequate alternative to ordinary Portland cement (OPC). Due to the significant positive mechanical properties of slag-FA geopolymer cements and their positive effects on the environment, it represents a material that could potentially be used in the construction industry.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권1호
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• pp.103-114
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• 2021

Ultra high strength concrete (UHSC) originally proposed by Richards and Cheyrezy (1995) composed of cement, silica fume, quartz sand, quartz powder, steel fibers, superplasticizer etc. Later, other ingredients such as fly ash, GGBS, metakaoline, copper slag, fine aggregate of different sizes have been added to original UHSC. In the present investigation, the combined effect of coarse aggregate (6mm - 10mm) and steel fibers (0.50%, 1.0% and 1.5%) has been studied on UHSC mixes to evaluate mechanical and fracture properties. Compressive strength, split tensile strength and modulus of elasticity were determined for the three UHSC mixes. Size dependent fracture energy was evaluated by using RILEM work of fracture and size independent fracture energy was evaluated by using (i) RILEM work of fracture with tail correction to load - deflection plot (ii) boundary effect method. The constitutive relationship between the residual stress carrying capacity (σ) and the corresponding crack opening (w) has been constructed in an inverse manner based on the concept of a non-linear hinge from the load-crack mouth opening plots of notched three-point bend beams. It was found that (i) the size independent fracture energy obtained by using above two approaches yielded similar value and (ii) tensile stress increases with the increase of % of fibers. These two fracture properties will be very much useful for the analysis of cracked concrete structural components.

• Advances in nano research
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• 제12권1호
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• pp.49-63
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• 2022

Nanocatalysts are usually used in the synthesis of petrochemical products, fine chemicals, biofuel production, and automotive exhaust catalysis. Due to high activity and stability, recyclability, and cost-effectiveness, nanocatalysts are a key area in green chemistry. On the other hand, water as a common by-product or undesired element in a range of nanocatalyzed processes may be promoting the deactivation of catalytic systems. The advancement in the field of hydrophobicity in nanocatalysis could relatively solves these problems and improves the efficiency and recyclability of nanocatalysts. Some recent developments in the synthesis of novel nanocatalysts with tunable hydrophilic-hydrophobic character have been reviewed in this article and followed by highlighting their use in catalyzing several processes such as glycerolysis, Fenton, oxidation, reduction, ketalization, and hydrodesulfurization. Zeolites, carbon materials, modified silicas, surfactant-ligands, and polymers are the basic components in the controlling hydrophobicity of new nanocatalysts. Various characterization methods such as N2 adsorption-desorption, scanning and transmission electron microscopy, and contact angle measurement are critical in the understanding of hydrophobicity of materials. Also, in this review, it has been shown that how the hydrophobicity of nanocatalyst is affected by its structure, textural properties, and surface acidity, and discuss the important factors in designing catalysts with high efficiency and recyclability. It is useful for chemists and chemical engineers who are concerned with designing novel types of nanocatalysts with high activity and recyclability for environmentally friendly applications.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.25-31
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• 2019

본 연구는 콘크리트 내부 공극 및 계면 사이에 깊게 침투가 가능한 실란복합화합물을 기반으로한 표면보호재 (Silane Surface Protection Material, SSPM)를 사용한 기존 콘크리트 내구성 향상 방안 도출을 위해 실시되었다. SSPM을 적용한 모르타르의 미세구조 평가, 잔골재의 입도 분포에 따른 침투깊이 및 공극량을 측정하였다. 그 결과 모르타르 내부에 액상 및 크림형질의 SSPM이 침투된 것으로 나타났으며, 공극량 평가결과 잔골재의 입도분포에 관계없이 SSPM을 적용하였을 때 공극량이 감소하는 것으로 나타났다. 침투깊이 평가결과 잔골재의 입도분포에 관계없이 SSPM 도포량이 증가함에 따라 침투깊이가 증가하는 것으로 나타났으며, 공극량이 상대적으로 많은 일반잔골재(Type 2)로 제작한 모르타르의 침투깊이가 적게 나타났다. 콘크리트에 적용할 경우 침투깊이는 다소 감소할 것으로 판단되나, 콘크리트 표면에 침투하여 내구성을 향상 시길 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.687-693
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• 2006

8mm 이하의 석분으로부터 잔골재를 생산하기 위한 공정에서 부산되는 공정부산물인 석분슬러지는 평균 입자 크기 $7{\mu}m$, 함수율 $20{\sim}60%,\;SiO_2$ 함량 60% 이상의 케익상 슬러지이다. 석분슬러지는 수분을 많이 함유하고 있어 취급, 운반을 어렵게 할 뿐만 아니라 건조공정에 투입해야 하는 높은 에너지 비용 때문에 재활용할 때의 경제성이 낮기 때문에 그동안 실용화되지 못하고 있는 산업부산물이다. 본 연구는 건조하지 않고 석분슬러지가 배출되는 상태 그대로 재활용하기 위한 것으로, 적용 대상은 기포 콘크리트이며, 무기 분말 및 기포를 혼합한 슬러리를 제조한 후 CaO와 $SiO_2$의 수열반응을 유도하여 토버모라이트(tobermorite) 수화물을 형성시켜 경화시키는 방법을 사용하였다. 일반적인 기포 콘크리트는 CaO원으로 시멘트, $SiO_2$원으로 실리카 함량 90%의 고순도 규사를 사용하고 있으나 본 연구에서는 고순도 규사의 대체재료로 석분슬러지를 사용하였다. 기포 첨가율과, 석분슬러지 대체율을 실험 요인으로 하여 제조한 기포 콘크리트의 밀도 및 강도 특성을 검토 한 결과 석분슬러지를 사용한 경우에도 기포첨가율의 감소에 따라 기포 콘크리트의 밀도 및 강도가 증대하는 일반적인 경향은 동일하게 나타났으나, 석분슬러지를 사용한 경우는 규사를 사용한 것에 비하여 동일한 조건에서 높은 강도 및 밀도를 발현하며, 그 경향은 석분슬러지의 대체율의 증가에 따라 뚜렷한 것으로 나타났다. 또한 XRD 분석결과 석분슬러지는 수열반응을 통하여 tobermorite를 아주 잘 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 석분슬러지의 $SiO_2$ 함량이 낮음에도 불구하고 이와 같은 현상을 보이는 것은 그 입도가 매우 작기 때문에 시멘트계 재료와의 수열반응이 좀 더 원활하게 이루어지기 때문에 나타난 것으로 사료되며, 본 연구 결과 실험 실적으로는 기포 콘크리트의 원료로 규사를 석분슬러지로 대체하여 사용하는 것이 가능할 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제8권2호
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• pp.142-147
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• 1989

환기에 의한 열손실과 지중으로의 열손실을 제외하면 그린하우스의 열손실은 피복재를 통한 열전도 및 열복사에 의해 일어난다. 따라서 동일한 환경조건 하에서 프라스틱 필름으로 하우스를 만들 때 하우스의 보온력은 피복재를 통한 열손실 속도의 크기에 지배받는다. 본 연구에서는 프라스틱 필름을 통한 상대적 열손실 속도를 측정함으로써 하우스의 보온력을 예측할 수 있는 간단한 장치와 방법을 고안하였다. 육면체 형태의 frame을 만들어 측정용 필름으로 둘러싸서 밀폐된 box를 만들고 thermostat로 조절되는 heater와 box 내부의 온도변화를 감지 기록하기 위한 온도 Probe를 내부에 장치하였다. box 내부와 외부간에 일정한 온도차를 이루게 한 다음 (10$^{\circ}C$내외), 그 온도 차이가 유지되도록 일정한 양의 열을 10회에 걸쳐 단속적으로 (그리고 자동적으로) 투입함에 있어서 그 투입 에 요한 총 시간, 즉 항온유지시간을 재고, 이 항온유지 시간의 역수로서 필름을 통한 상대적 열손실 속도를 측정하였다. 동일한 두께의 필름인 경우에 상대적 열손실 속도는 PE>EVA>PVC의 순으로 감소하였고, silica gel보온재가 첨가된 필름의 열손실 속도는 보온재 무첨가 필름보다 역시 감소함을 보여주었다. 이러한 측정결과는 재질에 따른 필름 보온성에 관한 이미 상식화한 사실과 부합되는 것으로서, 본 고안 장치가 여러 가지 상품화된 하우스용 필름의 선별에 쉽게 이용될 수 있음을 시사한다.

• 한국환경보건학회지
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• 제28권2호
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• pp.117-129
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• 2002

Concentration of welding fumes and their components is known to be hazardous to welder and adjacent worker. To determine the generation rates of metals in fumes, $CO_2$ flux cored arc welding on stainless steel was performed in well designed fume collection chamber. Variables were different products of flux cored wire(2 domestic products and 4 foreign products) and input energy(low-, optimal- , high input energy). Mass of welding fumes was determined by gravimetric method(NIOSH 0500 method), and 17 metals were analysed by inductively coupled plasm-atomic emission spectroscopy(NIOSH 7300 method). Flux cored wire tube and flux were analysed by scanning electron microscopy to determine their metal composition. 17 metals were classified by their generation rates. Generation rates of iron, manganese, potassium and sodium were all above 50mg/min at optimal input energy level. Generation rates of chromium and amorphous silica were 25~50mg/min. At 1~25mg/min level, nickel, titanium, molybdenum, and aluminum were included. Copper, zinc, calcium, lead, magnesium, lithium, and cobalt were generated below 1 mg/min. Generation rates of metal components in fumes were influenced by input energy, types of flux cored wire. Flux cored wire was consisted of outer shell tube and inner flux. Iron, chromium, and nickel were the major components of outer tube. Flux contained iron, chromium, nickel, potassium, sodium, silica, and manganese. The use of flux cored wire can increase the hazards by increasing the amounts of fumes formed relative to that of solid wire. The reason might be the direct transfer of elements from the flux, since the flux is fine power. Ratio of metals to the fume of flux cored wire was lower than that of solid wire because non-metal components of flux were transferred. Total metal content of fumes in flux cored arc welding was 47.4(24.3~57.2) percent that is much lower than that of solid wire, 75.9 percent. We found that generation rates of iron, manganese, chromium and nickel, all well known to cause work related disease to welder, increased more rapidly with increasing input energy than those of fumes. To reduce worker exposure to fumes and hazardous component at source, further research is needed to develop new welding filler materials that decrease both the amount of fumes and hazardous components.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.51-59
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• 2008

본 연구에서는 모래에서 점토에 이르는 넓은 범위의 혼합시료를 재성형하기 위하여 세립분으로 활성을 가지고 있는 자연점토와 조립분으로 규사를 혼합하여 실험에 이용하였다. 공시체는 세립분함유율이 낮은 범위 즉, 모래입자가 골격구조를 형성하고 있는 범위에 대해서는 다양한 간극비를 조성하기 위해 습윤 다짐방법을 이용하였으며, 활성을 나타내는 범위에 대해서는 정규압밀점토의 일정한 간극비를 조성하기 위해 예압밀방법을 이용하여 다양한 세립분함유율을 갖는 공시체를 제작하여 비배수 반복 전단실험을 수행하였다. 실험결과, 세립분함유율 20%미만의 시료에서 동일한 세립분함유율의 공시체에 대해 모래 골격간극비가 증가함에 따라 반복 전단강도는 감소하였으며 더욱이, 실험시료의 골격간극비가 규사의 최대간극비 이상의 범위에서는 흙의 구조가 다짐에너지의 영향을 거의 받지 않고 강도발현의 주체가 점토 매트릭스에 지배되는것을 알 수 있다. 모래점토 혼합토를 대상으로한 비배수 반복 전단실험에서 세립분 함유율이 20%미만의 낮은 영역에서 조립자의 구조는 반복 전단강도 특성에 큰 영향을 미치며 더욱이, 세립분함유율보다 모래구조의 밀도에 유의하는것이 더욱 적합한 것을 알 수 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권2호
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• pp.134-141
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• 2013

Pond ash produced from Seochun Power Station was quantitatively characterized to manufacture geopolymers with a range of Si/Al compositional ratios. Mix consistency was kept nearly constant for comparing the compressive strengths of geopolymers. The amorphous composition of coal ash was determined using XRF and quantitative X-ray diffraction. Different mix compositions were used in order to achieve Si/Al ratios of 2.0, 2.5 and 3.0 in the geopolymer binder. Geopolymers synthesized from coal ash with a Si/Al ratio of 3.0 exhibited the highest compressive strength in this study. It was found that geopolymers activated with aluminate produced different microstructure from that of geopolymers activated with silicate. High silica in alkali activators produced the fine-grained microstructure of geopolymer gel. It was also found that high compressive strength was related to low porosity and a dense, connected microstructure. The outcome of the reported experiment indicates that quantitative formulation method made it possible to choose suitable activators for achieving targeted compositions of geopolymers and to avoid efflorescence.

• 한국재료학회지
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• 제7권10호
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• pp.845-850
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• 1997

수직형 FHD증착법을 사용하여 SiO$_{2}$, SiO$_{2}$-P$_{2}$O$_{5}$, SiO$_{2}$P$_{2}$O$_{5}$-B$_{2}$O$_{3}$-GeO$_{2}$계 실리카 유리미립자를 형성하였으며, SEM, ICP-AES, XRD, TGA-DSC을 사용하여 그 특성을 분석하였다. XRD측정을 통해, 미립자 형성시 사용된 화염온도(130$0^{\circ}C$-150$0^{\circ}C$)와 기판온도(-20$0^{\circ}C$)가 SiO$_{2}$-P$_{2}$O$_{5}$계 미립자를 비정질상태로 형성하였으며, SiO$_{2}$P$_{2}$O$_{5}$-B$_{2}$O$_{3}$와 SiO$_{2}$P$_{2}$O$_{5}$-B$_{2}$O$_{3}$-GeO$_{2}$계 미립자에서는 B$_{2}$O$_{3}$, BPO$_{4}$, GeO$_{2}$의 결정성피크들을 관찰하였다. TGA-DSC 열분석을 통해, SiO$_{2}$와 SiO$_{2}$-P$_{2}$O$_{5}$는 온도변화에 따른 질량변화가 없었으며, SiO$_{2}$P$_{2}$O$_{5}$-B$_{2}$O$_{3}$-GeO$_{2}$계의 경우 질량감소를 동반한 유리전이에 따른 분자이완현상 및 결정화나 회복반응을 나타내고 있다. 질량감소는 미립자가 결정상태일때 가속되는 경향을 나타냈으며, DSC열분석을 통해 SiO$_{2}$, SiO$_{2}$-P$_{2}$O$_{5}$, SiO$_{2}$P$_{2}$O$_{5}$-B$_{2}$O$_{3}$-GeO$_{2}$계 유리미립자들의 고밀화가 시작되는 온도를 각각 1224$^{\circ}C$, 1151$^{\circ}C$, 953$^{\circ}C$, 113$0^{\circ}C$에서 관찰하였다.