• Computers and Concrete
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• 제20권1호
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• pp.77-84
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• 2017

Shirasu, a pyroclastic flow deposit, showed considerable performance as aluminosilicate source in geopolymer, based on past research. However, the polymerization reactivity was somewhat lower compared to the traditional fly ash based geopolymer even though the long-term strength was fairly good. The present study concentrates on the development of higher initial strength performance of Shirasu based geopolymer by utilizing ground granulated blast furnace slag as an admixture. Mortars with various mix proportions were adopted to study the effect of parametric changes on strength development along with the addition of slag in different percentages. A combination of sodium hydroxide and sodium silicate was used as alkaline activators considering parameters like molar ratios of alkali to geopolymer water and silica to alkali molar ratio. The mortars were cured at elevated temperatures under different curing conditions to analyze the effect on strength development. Compressive strength test, mercury intrusion porosimetry and X-ray powder diffraction were carried out to assess the strength performance and microstructure of slag-Shirasu based geopolymer. Based on the experimental study, it was observed that the initial and long-term strength development of Slag-Shirasu geopolymer were improved by the addition of slag.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.443-458
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• 2024

The construction industry, one of the biggest producers of greenhouse emissions, is under a lot of pressure as a result of growing worries about how climate change may affect local communities. Geopolymer concrete (GPC) has emerged as a feasible choice for construction materials as a result of the environmental issues connected to the manufacture of cement. The findings of this study contribute to the development of machine learning methods for estimating the properties of eco-friendly concrete, which might be used in lieu of traditional concrete to reduce CO₂ emissions in the building industry. In the present work, the compressive strength (f_c) of GPC is calculated using random forests regression (RFR) methodology where natural zeolite (NZ) and silica fume (SF) replace ground granulated blast-furnace slag (GGBFS). From the literature, a thorough set of experimental experiments on GPC samples were compiled, totaling 254 data rows. The considered RFR integrated with artificial hummingbird optimization (AHA), black widow optimization algorithm (BWOA), and chimp optimization algorithm (ChOA), abbreviated as ARFR, BRFR, and CRFR. The outcomes obtained for RFR models demonstrated satisfactory performance across all evaluation metrics in the prediction procedure. For R² metric, the CRFR model gained 0.9988 and 0.9981 in the train and test data set higher than those for BRFR (0.9982 and 0.9969), followed by ARFR (0.9971 and 0.9956). Some other error and distribution metrics depicted a roughly 50% improvement for CRFR respect to ARFR.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2017년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.35-36
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• 2017

This study used Geopolymer to study tile waterproofing adhesives. The materials used in this study were polymer and acrylic resin, and were evaluated based on adhesion and water resistance. In particular, the adhesion was evaluated under various conditions, and the substrate was comparatively evaluated on the concrete and tile surface conditions.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.443-450
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• 2015

본 연구에서는 플라이애시 기반 지오폴리머에 황산나트륨을 첨가제로 사용하여 이에 대한 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시 중량에 대해 0, 2, 4 및 6%를 황산나트륨으로 치환하였으며, 수산화나트륨과 액상규산나트륨(물유리)을 알칼리 활성화제로 사용하여 시편을 제작하였다. 재령 28일에 대한 압축강도, XRD, SEM 및 MIP 시험을 실시하였다. 황산나트륨 2wt% 및 4wt% 첨가는 플라이애시 기반 지오폴리머의 강도를 증진시켰지만, 6wt% 첨가는 강도 향상에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 강도 증진에 대한 황산나트륨의 적정 치환율이 있는 것으로 나타났으며, 압축강도에 대한 황산나트륨의 최적의 치환율은 4wt%인 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환율이 증가함에 따라, 강도 증진 효과가 다름에도 불구하고 시편 내에 비결정질(amorphous phase) 뿐만 아니라 결정질(crystalline phase)에서 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 황산나트륨으로 치환하였을 경우, 플라이애시 기반 지오폴리머 내의 공극의 분포를 변화시킴에 따라 강도증진에 효과가 있는 것으로 판단된다. 황산나트륨 첨가는 시편 내의 생성된 반응생성물의 형상 및 Si/Al를 다르게 하여 강도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환에 따른 지오폴리머 내에 생성된 반응생성물의 Si/Al가 낮을수록 지오폴리머의 강도가 큰 것으로 나타났다. 황산나트륨 적정치환량은 지오폴리머의 반응생성물을 효과적으로 변화시켜 물리적 성질 향상에 기여를 하지만, 적정량 이상의 치환율 사용으로 변화된 지오폴리머 생성물은 matrix 내에서 불순물로 존재하여 강도 증진을 방해할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제29권 5호
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• pp.335-346
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• 2022

Geopolymers are an important alternative material supporting recycling, sustainability, and waste management. Durability properties are among the most critical parameters to be investigated; in this study, the durability of manufactured geopolymer samples under the attack of 10% magnesium sulfate and 10% sodium sulfate solution was investigated. 180 cycles of freezing and thawing were also tested. The experimentally obtained results investigate the durability of geopolymer mortar prepared with fly ash (class F) and alkali activator. Three different quarry dust wastes replaced the river sand aggregate: limestone, marble, and basalt powder as fine filler aggregate in three different replacement ratios of 25%, 50%, and 75% to produce ten series of geopolymer composites. The geopolymer samples' visual appearance, weight changes, UPV, and strength properties were studied for up to 12 months at different time intervals of exposure to sulfate solutions to investigate sulfate resistance. In addition, Scanning Electron Microscopy (SEM), EDS, and XRD were used to study the microstructure of the samples. It was beneficial to include quarry waste as a filler aggregate in durability and mechanical properties. The compact matrix was demonstrated by microstructural analysis of the manufactured specimens. The geopolymer mortars immersed in sodium sulfate showed less strength reduction and deterioration than magnesium sulfate, indicating that magnesium sulfate is more aggressive than sodium sulfate. Therefore, it is concluded that using waste dust interrogation with partial replacement of river sand with fly ash-based geopolymers has satisfactory results in terms of durability properties of freeze-thaw and sulfate resistance.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.663-672
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• 2022

왕겨분말 혼입 지오폴리머의 황산마그네슘 저항성을 평가하기 위해, 비교대상으로 보통 콘크리트, 실리카 흄 혼입 콘크리트, 플라이애시와 고로슬래그를 혼입한 2성분계 지오폴리머를 비교대상으로 선정하여 황산마그네슘 용액침지시험을 실시하였다. 재령별 압축강도를 이용하여 산출한 황산염 열화지수는 황산마그네슘 용액 침지재령 56일에서 보통 콘크리트의 경우 6.75%이었으나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 모든 시편에서 1.28~1.87%의 낮은 수준을 보였다. 이는 실리카 흄 혼입 콘크리트의 2.48%보다 낮게 나타나 왕겨분말이 황산마그네슘 침식 저항성에 큰 도움이 되는 것으로 판단된다. 또한, 콘크리트 내부 미세균열과 외부열화에 대한 평가를 위해 시험체의 중량변화율의 경우 황산마그네슘 용액 침지재령28일 이후부터 모든 시험체에서 중량이 크게 변화하였으며, 침지재령 56일에서 보통 콘크리트는 3.78%로써 황산마그네슘에 의한 열화가 가장 심각한 수준임을 알 수 있었다. 그러나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 0.9~1.45%의 작은 중량변화율을 보였다. 지오폴리머 내의 에트린자이트 생성 정도를 X선 회절 분석법을 통하여 확인하였으며, 왕겨분말 혼입 지오폴리머에서는 소량으로 생성되어 있는 것을 확인할 수 있어, 황산마그네슘 침식 저항성에 높은 상관성이 있음을 알 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제5권1호
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• pp.75-86
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• 2017

An experimental work was carried out to study the effect of hybrid fiber on the tension stiffening and cracking characteristics of geopolymer concrete (GPC). A total of 24 concentrically reinforced concrete specimens were cast and tested under uniaxial tension. The grade of concrete considered was M40. The variables mainly consist of the volume fraction of crimped steel fibers (0.5 and 1.0%) and basalt fibers (0.1, 0.2 and 0.3%). The load deformation response was recorded using LVDT's. At all the stages of loading after the first cracking, crack width and crack spacing were measured. The addition of fibers in hybrid form significantly improved the tension stiffening effect. In this study, the combination of 0.5% steel fiber and 0.2% basalt fiber gave a better comparison than the other combinations.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.101-111
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• 2016

석탄재로부터 제조된 지오폴리머에 골재를 첨가하여 시멘트와 동일하게 모르타르와 콘크리트를 제조하는 것이 가능하다. 잔골재의 특성이 지오폴리머 모르타르와 콘크리트에 미치는 영향에 대해 체계적으로 검토한 연구는 많지 않기 때문에 잔골재의 광물조성, 형상, 표면, 입도, 밀도 및 흡수율 등을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 석영, 운모, 장석, 휘석 등의 광물 조성을 이루고 -0.60mm에서 +0.30mm까지의 입자크기가 전체의 96%이며 표면이 거칠고 각진 형상을 보이는 주문진 표준사와 대부분 석영으로 -1.40mm에서 +0.60mm까지의 입자크기가 전체의 51%를 보이고 동시에 다양한 입자크기를 보이면서 표면이 매끈하고 둥근 형상을 나타내는 ISO 표준사 다른 두 종류의 잔골재를 사용하였다. 배합비는 Si/Al=1.0-4.1의 범위에서 지오폴리머 페이스트를 실험한 결과 가장 높은 압축강도를 보인 Si/Al=1.5는 모르타르, 가장 높은 반죽 질기를 보인 Si/Al=3.5는 콘크리트에 각각 적용하였다. 지오폴리머 모르타르는 잔골재를 20-50%의 범위에서 주문진 표준사와 ISO 표준사가 첨가된 모르타르는 각각 69.5-112.0mm, 70.5-126.0mm의 플로우 크기 증가를 보였고, ISO 잔골재 가 첨가된 모르타르의 플로우 증가율이 더 높았다. 지오폴리머 콘크리트는 ISO 표준사와 굵은 골재가 전체의 77wt.%를 첨가하였을 때 평균 압축강도가 32MPa로 나타났고 반죽 질기는 몰딩하기에 양호하였다. 본 연구에서 다양한 입도분포, 둥근 형상, 매끈한 표면, 낮은 흡수율을 보인 ISO 표준사가 지오폴리머의 반죽 질기에 유리한 특성을 보였기 때문에 지오폴리머 콘크리트에도 ISO 표준사와 유사한 잔골재를 사용하는 것이 유리할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.449-456
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• 2014

지오폴리머 반응은 매우 복잡하며, 플라이애쉬 화학조성, 입도분포, 자극제 농도와 종류, 양생온도, 양생시간 등이 지오폴리머 물성에 많은 영향을 미치고 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 양생조건이 플라이애쉬 기반 지오폴리머 강도에 미치는 영향을 실험하기 위하여, 양생온도, 고온양생 전 전치시간, 고온에서의 양생시간 등을 변화시켜 양생조건 변화에 따른 지오폴리머 페이스트의 압축강도, SEM, 공극특성 등에 대하여 분석하였다. 실험 결과 양생온도가 높을수록 지오폴리머의 강도는 증가하였으며, 전양생시간이 길어질수록 지오폴리머 강도는 증가되었으나, 고온양생에서의 양생시간이 길어지면 압축강도가 저하현상이 관찰되었다. 고온에서의 양생시간이 길어지면 공극구조의 변화에 따라 강도 저하 현상이 관찰되었다. 따라서 양생온도와 양생시간은 지오폴리머 강도 및 미세구조에 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제15권4호
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• pp.251-267
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• 2023

In this paper, an experimental investigation is carried out to assess the inherent self-compacting properties of geopolymer mortar and its impact on flexural strength of thin-walled ferro-geopolymer box beam. The inherent self-compacting properties of the optimal mix of normal geopolymer mortar was studied and compared with self-compacting cement mortar. To assess the flexural strength of box beams, a total of 3 box beams of size 1500 mm × 200 mm × 150 mm consisting of one ferro-cement box beam having a wall thickness of 40 mm utilizing self-compacting cement mortar and two ferro-geopolymer box beams with geopolymer mortar by varying the wall thickness between 40 mm and 50 mm were moulded. The ferro-cement box beam was cured in water and ferro-geopolymer box beams were cured in heat chamber at 75℃ - 80℃ for 24 hours. After curing, the specimens are subjected to flexural testing by applying load at one-third points. The result shows that the ultimate load carrying capacity of ferro-geopolymer and ferro-cement box beams are almost equal. In addition, the stiffness of the ferro-geoploymer box beam is reduced by 18.50% when compared to ferro-cement box beam. Simultaneously, the ductility index and energy absorption capacity are increased by 88.24% and 30.15%, respectively. It is also observed that the load carrying capacity and stiffness of ferro-geopolymer box beams decreases when the wall thickness is increased. At the same time, the ductility and energy absorption capacity increased by 17.50% and 8.25%, respectively. Moreover, all of the examined beams displayed a shear failure pattern.