Dinesh Raj Sharma;Naresh Kazi Tamrakar;Upendra Baral
지질공학
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제34권1호
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pp.67-105
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2024
This study compares the quartzites of four quartzite units: The Fagfog Quartzite, Dunga Quartzite (member of the Robang Formation), Pandrang Quartzite (member of the Kalitar Formation) and the Chisapani Quartzite. The analysis shows variations in flakiness and elongation, as the Fagfog Quartzite displays low flakiness whereas the Pandrang and the Chisapani have moderate and the Dunga Quartzite has shown variations. The density values of the four quartzite units remain consistent, indicating uniform physical properties and porosity levels. However, bulk density values differ among the quartzites, suggesting variations in particle arrangement, porosity, and density. Regarding strength measures, the Pandrang and the Chisapani Quartzite have higher strength characteristics as compared to the Fagfog and the Dunga Quartzites. The Pandrang Quartzite has the highest average point load strength index, classifying it as "Extremely Strong". The resistance to impact and crushing forces varies among the quartzites, with lower Aggregate Impact Value (AIV) and Aggregate Crushing Value (ACV) indicating higher strength and durability. Durability tests show that the Fagfog Quartzite has high durability against slaking, with a slight decrease observed after the fifth cycle. The Dunga Quartzite shows varying degrees of weathering, while the Pandrang and the Chisapani Quartzite have minimal weight changes, indicating strong resistance to weathering. Magnesium sulfate soundness tests indicate high durability and resistance to degradation for all four units. The Los Angeles abrasion value (LAAV) tests indicate favorable resistance to abrasion for the majority of the Fagfog, Dunga, and the Pandrang Quartzites samples, while Chisapani Quartzite shows more variability in LAAV values. The Pandrang Quartzite shows a higher proportion of elongated particles but lower flakiness index values as compared to Fagfog and Dunga Quartzites while Chisapani Quartzite stands out with a significantly higher presence of flaky particles and lower elongation index values. Mechanically, the Fagfog and Dunga Quartzite show higher strength and better resistance to abrasion and freeze and thaw. The Pandrang Quartzite shows moderate resistance to crushing and sudden effect, while the Chisapani Quartzite has variable resistance to effect. This comparative study emphasizes the diversity and complexity of quartzite rock types, showing the need for comprehensive characterization and assessment to determine their suitability for specific applications.
Air void systems in hardened concrete has an important influence on concrete durability such as freeze-thaw resistance, water permeability, surface scaling resistance. Linear traverse method and point count method described at ASTM is the routine analysis of the air void system that have been widely used to estimate the spacing factor in hardened concrete. Recently, many concretes often have a spacing factor higher than the generally accepted $200-250{\mu}m$ limit for the usual range of air contents. This study is proposed to estimate the matrix spacing factor by calculation of simplicity. The matrix spacing factor needs two parameters that are air content and numbers of air voids in the hardened concrete. Those are obtained from the standard air-void system analysis of the ASTM C 457. The equation is valid for all values of paste-to-air ratio because the estimation of paste content is unnecessary at the using ASTM C 457. The matrix spacing factor yields a similar estimate of the standard spacing factor.
내구성은 콘크리트 구조물의 안전성과 경제성에 직접적으로 연관되므로 매우 중요한 사항인데, 최근 들어 콘크리트의 내구성에 사회적, 공학적 관심이 집중되면서 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 콘크리트의 염해나 탄산화, 동결융해 등의 열화요인은 독립적이 아닌 복합적인 형태로 작용하게 되는데, 이러한 열화현상을 저감하는 한 방편으로 사용하는 플라이 애쉬는 콘크리트 혼화재 중에서 사용빈도가 매우 높다. 또한 플라이 애쉬는 유동성 증진을 통한 내구성의 향상과, 수화열 저감을 통한 균열감소 및 장기강도 증진 등의 효과가 있으며, 시멘트를 대체하여 결합재로서 경제적인 효과를 유발하는 장점도 가지고 있다. 그러나 플라이 애쉬는 그 품질의 편차가 크고, 경우에 따라서 미연 탄소분에 의한 AE제 흡착 등으로 인하여 콘크리트의 내구성 및 강도를 저하시킬 수 있는 요소를 내포하고 있으므로 사용 시 주의가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 치환율의 플라이 애쉬를 혼입한 콘크리트를 경화 전후에 특성실험을 한 다음, 그 결과를 분석 고찰함으로써 열화를 저감하고, 내구성을 갖는 콘크리트를 제조하기 위하여 혼화재 및 결합재로서의 적용성 및 타당성을 검증하고자 한다.
해양 및 수리구조물은 수분침투뿐만 아니라 해양의생물의 부착 등에 의해서도 내구손상이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 해양 콘크리트 등을 위해 자가세척기능을 갖는 방오 코팅제를 개발하고자 하였다. AKD와 셀룰로오스 나노섬유 및 BADGE를 혼합한 방오코팅제를 접촉각 140°내외의 소수성과 기울임각 15°에서 충분한 방오성능 확보한 것으로 확인하였다. 표면의 내마모성 시험에서는 최대 0.015g의 손실만이 발생하는 것으로 나타났다. 내구성 실험에서도 염소이온투과시험결과 코팅제가 도포된 변수에서는 염소이온의 투가가 거의 발생하지 않았으며, 탄산화와 동결융해 손상 또한 역시 거의 발생하지 않아 콘크리트의 내구성 확보에서도 효과가 있는 것으로 분석되었다.
고분자전해질연료전지 시스템이 영하 조건에 노출될 경우, 셀의 성능 및 내구성에 미치는 영향을 실험적으로 확인해 보았다. -30 $^{\circ}C{\sim}70$$^{\circ}C$ 조건을 반복 경험시키며, 성능저하 정도를 살펴보았다. 일반적인 운전조건과 동결/해동에 의한 성능저하 요인을 분리하여 확인하기 위해, 30 $^{\circ}C{\sim}70$$^{\circ}C$ 범위의 사이클을 진행한 경우에 대해, 위와 통일한 분석을 통하여 성능 및 각종 물성 값의 변화를 비교하였다. 동결조건에서 셀의 성능저하는 형성된 얼음의 물리적 부피팽창으로 인한 계면저항의 증가가 주요 원인임을 밝힐 수 있었다.
Air void systems in hardened concrete has an important influence on concrete durability such as freeze-thaw resistance, water permeability, surface scaling resistance. Linear traverse method and point count method described at ASTM are the routine analysis of the air void system that have been widely used to estimate the spacing factor in hardened concrete. Recently, many concretes often have a spacing factor higher than the generally accepted $200-250{\mu}m$ limit for the usual range of air contents. This study is proposed to estimate the plane spacing factor by calculation of simplicity. The plane spacing factor need two parameters that are air content and numbers of air voids in the hardened concrete. Those obtained from the standard air-void system analysis of the ASTM C 457. The equation is valid for all values of paste-to-air ratio because the estimation of paste content is unnecessary at the using ASTM C 457. The plane spacing factor yields a similar estimate of the standard spacing factor.
본 연구에서는 콘크리트 교면포장 재료로서 사용되는 라텍스의 단점인 경제성을 보완하고 자원재활용을 위해 괭생이모자반 기반의 자원순환형 폴리머 혼입에 따른 내구성능을 분석하였다. 본 연구 범위의 모든 배합조건에서 슬럼프 및 공기량은 품질기준은 만족하는 것으로 나타났으나, 분말 형태의 자원순환형 바이오 폴리머 적용시 슬럼프가 일부 저하되는 경향을 나타내었다. 압축강도 시험결과, 라텍스 혼입시 강도가 감소되었지만 바이오 폴리머 대체시 혼입율에 따라 6.3~24.4%의 강도 개선효과를 나타내었다. 내구성능 시험결과, 합성 폴리머 혼입시 가장 우수한 내구성능을 나타내었고, 바이오 폴리머 혼입시에는 혼입율이 증가할수록 내구성능이 우수한 경향을 나타내었지만 라텍스보다는 미소하게 낮은 것으로 확인되었다.
전 세계 적으로 이산화탄소 배출 저감을 위한 노력으로 시멘트 산업에서는 비소성 결합재인 석회석을 시멘트에 첨가하여 콘크리트를 제조하고 있다. 특히, 유럽에서는 석회석을 시멘트의 35%까지 치환하여 사용하기도 한다. 국내에서는 2013년에 KS L 5201을 개정하여 석회석을 보통 포틀랜드 시멘트에 5%까지 혼합하여 사용할 수 있도록 하였으며, 아직 석회석 혼합 시멘트에 대한 규격은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 비소성 결합재인 석회석을 활용하여, 석회석 혼입량에 따른 콘크리트의 역학적 특성 및 내구특성에 대한 영향을 살펴보았다.
PURPOSES : Infiltration of moisture, polluted material, and deicer into concrete, accompanied by freeze and thaw can cause significant deterioration of concrete pavement. In order to protect concrete from deterioration, it is necessary to prevent the infiltration of these concrete external materials. The moisture-repellent agent, which is a surface treatment and maintenance material added to concrete structures to render them water resistant, has advantages such as prevention of water infiltration and security against air permeation. Nano-coat, which is referred to as silicon hydride, is typically used as a moisture-repellent agent. Therefore, in this study, an attempt is made to use penetration-type Nano-coat as an alternative in order to evaluate its applicability through environmental resistance tests. METHODS : This study aimed to evaluate the applicability of penetration-type Nano-coat, which can provide water repellency to concrete, in concrete pavements, through various environmental resistance tests such as freezing and thawing resistance, chloride ion penetration resistance, and surface scaling resistance tests. The applicability of penetration-type Nano-coat was demonstrated based on the specification of KS F 2711, KS F 2456, and ASTM C 672. RESULTS :In the case of penetration-type Nano-coat applied on sound concrete, an increase in concrete durability was demonstrated by the negligible chloride ion penetrability and the absence of scaling, as revealed by visual observation of the surface, after 50 cycles of scaling resistance test. In addition, test result of the application of penetration-type Nano-coat on deteriorated concrete established that concrete surface pretreated by grinding provided improved durability than non-treated concrete. CONCLUSIONS :This study indicates that penetration-type Nano-coat is applicable as an effective alternative, to increase the durability of concrete structures. In addition, it was known that pretreatment of deteriorated concrete surface, such as grinding, is required to improve the long-term performance of concrete pavement.
급속 포장 콘크리트는 타설 직후 공기 중에 노출되어 물리적, 화학적 영향을 많이 받아 유해물질들의 콘크리트 구조물 내부로 침투하여 사용연한이 감소하게 된다. 이와 같이 콘크리트 투과 특성은 내구성능을 결정하는데 중요한 요소이다. 또한 조강시멘트와 조강제의 성능으로 인하여 급격한 수화반응으로 인한 수화열로 열과 수분의 이동이 증가하여 구조물에 인장응력을 발생시켜 미소균열을 발생시킨다. 본 연구에서는 대단면 포장체의 급속 시공용으로 도출된 배합을 바탕으로 물투수시험, 동결융해반복시험, 마모저항성시험, 표면박리시험 및 소성수축, 건조수축, 자기수축 등의 시험을 실시하였다. 시험결과 조강제 및 섬유를 혼입한 배합이 가장 우수한 결과를 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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