• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.117-124
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• 2014

온실가스 배출로 인한 환경 문제가 전 세계적으로 대두되고 있으며 시멘트 산업의 $CO_2$ 배출 비중은 매우 큰 실정이고 앞으로도 시멘트의 지속적인 수요가 필요하다. 이 연구에서는 시멘트 생산에 의한 $CO_2$ 배출과 환경 부하를 감소시키기 위해 산업부산물인 고로슬래그를 활용하여 소성을 거치지 않은 알칼리활성 시멘트의 개발을 위한 기초 물성 실험을 실시하였다. 2차 제품으로의 활용 등 양생에 따른 특성을 비교하기 위하여 상압 증기 양생 등 양생 조건을 다르게 하여 실험을 진행하였다. 모르타르 경화체를 통한 휨 압축강도 측정으로 역학적 특성을 파악하고 내산성 내염화물 침투성 등 화학적 특성을 파악하였으며 XRD, SEM 실험을 통해 수화 반응 메커니즘을 분석하였다. 이 실험 결과로부터 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 우수한 역학적 화학적 특성을 확인하였고, 뛰어난 내구성을 요구하는 지하구조물이나 수중 및 해중 구조물에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 증기 양생을 통한 우수한 장기강도를 바탕으로 콘크리트 2차 제품에 시멘트 대체제로 활용이 가능할 것으로 예상되며 지속적인 연구를 통해 문제점을 해결하여 우수한 경제성 및 환경부하를 줄일 수 있는 효과가 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.16-23
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• 2016

고인성섬유보강콘크리트는 기존의 콘크리트에 비해 인성을 크게 개선한 재료로써, 콘크리트 구조물의 여러 분야에 적용 가능한 건설 신재료로 평가되고 있다. 본 연구에서는 고인성섬유보강콘크리트와 리브를 갖는 FRP 판을 인장 보강재 및 영구거푸집으로 활용한 합성보의 파괴거동에 관한 실험을 실시하였다. 비교를 위해 일반콘크리트와 PVA계열인 RF4000과 PP계열인 PP-macro의 섬유를 사용하였으며, 각각 RF4000+RSC15, PP-macro+RSC15를 혼입하여 합성보를 제작하여 실험하였다. FRP 판에 잔골재를 미부착한 경우는 보의 중앙에 발생한 휨 균열이 크게 벌어지면서 FRP 판과 콘크리트가 미끄러짐에 의한 파괴형태를 보여주고 있음으로 잔골재 부착은 필수적 사항이라 판단되며, 파괴모드에 대한 섬유보강재의 영향은 크지 않은 것으로 판단된다. FRP 판에 잔골재를 부착한 실험 결과는 1200, 2000mm 모두 콘크리트와 FRP 사이에 충분한 부착이 형성되었다. 일반콘크리트보다 섬유보강재를 혼입한 경우 최대 하중이 높게 나타났고, 그 중 PP계열의 섬유보강재를 혼입한 경우 최대 하중이 가장 높게 나타났다. 균열이 섬유보강재에 의해 지연되면서 FRP 리브와의 합성작용에 의해 발생한 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.146-157
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• 2018

최근 10년 동안 국내에서는 각종 재난이 증가하고 있다. 이에 따라 재해, 재난 환경에 적합한 임시거주공간 혹은 피난시설의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 기존 피난시설을 구성하는 소재들보다 가벼운 경량 복합패널을 이용하여 구호주거를 제작하고자 하였다. 이를 위해 경량 복합패널에 대한 구조적 성능을 검증하고자 하였으며, 패널에 대한 성능 시험 방법 중 ASTM E72 기준에 따른 분포압 강도 실험을 진행하였다. 실험 결과, 각 실험체가 등분포하중을 받을 때, 스팬에 따른 허용하중을 알아내었다. 모든 실험체는 스킨과 코어의 접합부에서의 탈락으로 인해 실험이 중단되었으며, 이를 추가로 분석하여 접합부가 탈락될 때의 전단 응력을 계산하였다. 코어가 150mm인 실험체의 경계면에서의 전단응력은 평균 0.0170MPa, 코어가 200mm인 실험체의 경계면에서의 전단응력은 평균 0.0156MPa이다. 이를 보았을 때 같은 두께의 패널에서 유사한 값이 나왔다고 할 수 있다. 이 값을 통해 패널의 분포압 강도 성능을 합리적으로 예측할 수 있는 근거를 제시하였다. 또한 결과 값으로 나타낸 허용하중을 근거로 패널의 성능을 평가하였으나, 패널의 스킨과 코어의 접합방법을 개선하여 경계면에서의 조기박리를 방지한다면 경량 복합패널의 분포압 강도 성능을 보다 개선시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권6호
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• pp.639-645
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• 2014

최근에는 현대사회의 기술발전으로 인간의 삶의 질이 향상됨에 따라 건설산업에서도 재료 및 건축구조물의 발전이 계속되고 있는데, 그 중에서 콘크리트 재료의 발전이 특히 주목받고 있다. 그러나, 콘크리트는 간편성, 공기단축 및 높은 압축강도 등의 이점이 있는 반면에, 낮은 인장 및 휨강도, 취성파괴 및 건조수축 등의 문제점들이 발생하여 일부 기업 및 학계에서는 이를 해결하기 위하여 섬유보강 콘크리트 등 다방면의 연구가 진행되고 있다. 그 중, 섬유의 다량혼입으로 큰 응력에서 넓은 범위의 변형을 일으킬 수 있는 HPFRCC 재료 개발의 경우 섬유의 다량 혼입으로 높은 인성 등 발휘하는 장점이 있으나, 섬유 뭉침 등의 문제로 유동성 저하의 문제점이 발생하여 궁극적으로는 콘크리트의 품질저하를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 인장 및 휨 강도 성능 향상을 확보를 위해 섬유를 활용한 섬유보강 HPFRCC의 시멘트 복합재료에 시공성능을 향상시키기 위한 목적으로 유 무기 섬유 조합변화에 따른 HPFRCC의 유동 특성 및 역학적 특성 등을 분석하므로서 최적의 섬유조합을 제안하고자 한다. 결과적으로 1 % 소량 혼입시 유동성 측면에서는 섬유 조합변화한 경우보다 단독으로 사용하였을 경우 높은 유동성을 나타내었고 특히, SS섬유의 경우가 가장 높은 유동성을 나타내었다. 또한 공기량이 낮았던 유기섬유의 경우 상대적으로 공기량이 높았던 강섬유의 비해 강도는 높았지만 인장 및 휨 강도는 낮은 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.765-772
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• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.11-20
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• 2003

교량, 도로, 공항 및 해양구조물 등은 반복하중을 받게 되는 대표적 토목구조물이다. 특히 공항이나 도로포장체는 휨에 의한 인장에 의해 파괴되기 때문에 사용재료의 특성에 기초한 피로수명의 고찰은 매우 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 포장 콘크리트의 피로수명을 주요 실험변수에 따라 실험하고 실험방법에 따라 비교 분석하고자 하였다. 피로실험은 쪼갬인장 피로실험 ($\phi150mm{\times}75mm$)과 휨인장 피로실험 ($150mm{\times}150mm{\times}550mm$) 방법을 적용하여 하중재하 속도(1, 5, 10, 20Hz), 하중재하 형상(사각파, 정현파, 삼각파). 시험체의 습윤조건(건조상태 습윤상태) 및 양생기간(28일, 56일)을 주요 실험변수로 하여 수행하였다. 실험결과 하중재하 속도가 느릴수록 피로수명은 현저히 감소하는 것으로 나타났으며, 하중재하 속도가 빠를수록 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 하중재하 형상에 따라서는 정현파를 기준하여 사각파에서는 피로수명의 급격한 감소를 나타냈으며 삼각파에서는 피로수명이 증가하는 것으로 나타났다 또한, 시험체의 습윤조건에 따라서는 건조상태에 비하여 습윤상태에서는 피로수명이 감소하였으며, 양생기간에 따라서는 재령 28일에서 56일로 증가함에 따라 피로수명이 증가함을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.18-24
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• 2016

본 논문은 강섬유의 일부를 철근집합체로 대체하여 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I 형보의 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 초고강도 콘크리트 I 형보 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이다. 철근집합체와 PS강연선 집합체가 압축구역에서 콘크리트를 구속하기 위해 사용되었다. 철근집합체와 강연선 집합체의 길이도 실험요소 중 하나이다. 이러한 실험요소를 조합하여 9개의 초고강도 철근 콘크리트 I 형보를 제작하였다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7% 또는 1%와 철근집합체를 사용한 조합이 I형 보의 효과적인 연성 거동을 보여주고 있다. 하중과 처짐관계 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.113-119
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• 2006

최근 콘크리트용 골재의 활용실무는 골재의 품질 및 공급상의 문제점들로 인하여 장기적으로 2종류 이상의 골재를 혼합하여 사용하는 것이 유리할 것으로 판단된다. 그러나 2종류 이상의 골재를 혼합사용하는 것에 대한 연구는 미흡하고, 그에 따른 최적배합 평가 방법의 도입도 요구된다. 따라서 본 연구에서는 천연잔골재, 부순잔골재, 재생잔골재의 3종의 혼합모래를 혼합율 변화에 따른 시멘트 모르터의 굳지 않은 상태와 경화 상태의 제반 물성실험을 통하여 최적배합평가 방법에 대해 검토하였다. 실험결과, 플로우는 천연잔골재와 부순잔골재의 혼합 비율이 클수록 높게 나타났으며, 압축강도 및 휨강도도 천연잔골재와 부순잔골재를 일정 비율로 혼합한 경우는 부순잔골재와 유사한 강도를 나타내지만, 재생잔골재가 혼합된 배함에서는 강도가 조금씩 저하되었다. 건조수축은 재생잔골재만을 사용한 경우가 건조수축율이 가장 큰 것으로 나타났다. 단, 본 연구에서는 정량적 수치의 표현은 아니지만 3종류의 잔골재를 사용할 경우의 최적배합 표현방법을 3차원적으로 나타내어 최적배합을 쉽게 알아볼 수 있도록 도상화 수법을 제안하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.252-260
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• 2015

본 연구의 목적은 석탄회 중 바텀애시를 이용하여 시멘트압출성형 패널에 잔골재대체재(보형성 유지)의 용도로 적용을 함으로써 산업 부산물을 처리함과 동시에 새로운 용도를 창출하기 위한 기초자료를 제시하는 것이다. 선행연구에서는 건식벽체로 사용되는 시멘트 압출성형 패널에 비정제 플라이애시를 시멘트계 재료로 대체하여, 최대 80%까지 대체가 가능하였다. 하지만, 압출성형체는 압출 직후 자중에 의해 약간의 침하가 발생을 하게 되는데, 이는 반응성이 느린 플라이애시를 대량 사용한 경우에 늦은 경화로 인한 것이다. 본 연구에서는 자중에 의한 침하에 저항하기 위한 용도로 바텀애시를 잔골재대체재로의 사용가능성과 최적사용량을 검토하였다. 그 결과 바텀애시의 대체율이 증가함에 따라 압출경화체의 압출성은 저하 되었지만 관입저항성은 증가하였다. 그러므로 기존의 자중에 의한 패널의 침하현상은 잔골재 대체재를 사용함으로써 보완이 가능하였다. 또한 바텀애시 대체율 20%, 최대 입자 크기 0.6mm, 오토클레이브 양생에서 적절한 강도특성을 발현하고 있다. 본 연구의 결과를 통해 차후 바텀애시의 활용방법이 확대되고, 바텀애시를 잔골재로 활용함으로서 부가가치 상승에 기여할 것으로 예상된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.144-152
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• 2016

본 논문은 단차가 있는 철근콘크리트 보에서 인장을 받는 하부 철근의 겹침이음 상세에 고강도 갈고리 철근 및 확대머리 철근을 사용하기 위하여 겹침이음 성능평가를 위한 실험적 연구결과를 다룬다. 겹침이음길이와 겹침이음구간내 스터럽 보강유무를 주요 변수로 한 실험을 통하여, 파괴유형, 초기강성, 최대내력, 변형성능 등을 분석하였고, KCI2012 정착설계식을 모델로 한 이론내력과 비교하였다. 그 결과, 모든 실험체들에서 확대머리 철근이 위치한 배근 방향으로 발생한 균열에 의하여 최종파괴가 나타났고, 초기 강성 및 휨균열 이후의 강성이 유사하게 나타났다. 스터럽 보강되지 않은 실험체에 대하여 HS 계열 실험체들은 겹침이음길이가 25% 증가할 때, 최대 실험내력은 11.8~18.1% 증가한 반면에, HH 계열 실험체들은 확대머리 철근의 프라이아웃거동에 의한 파괴로 내력 증가의 효과가 없었다. 현행 KCI2012에 의한 정착길이 설계식을 바탕으로 B급 겹침이음과 스터럽보강에 따른 감소계수 0.8을 고려하여 이론 겹침이음내력을 산정한 결과, HS 계열실험체는 이론 내력이 실험내력을 안전측으로 평가하고 있다. 반면에 스터럽이 보강되지 않은 HH 계열 실험체들은 이론내력이 실험내력을 불안전측으로 평가하고 있어 겹침이음 구간 내 스터럽 보강을 하여야 할 것으로 사료된다.