• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권10호
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• pp.21-29
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• 2021

국내외 대부분의 콘크리트 중력식 댐은 시공 시 발생하는 콘크리트 수화열로 인한 균열을 제어하기 위해 분할타설을 시행하고 있다. 이로 인해 댐 규모와 관계없이 수축이음부, 시공이음 부에서 담수 후 일정 수준의 침투가 발생하고 있다. 설계에서는 신죽 및 시공 이음부 누수를 고려하여 배수처리를 반영하고 있는 실정이다. 또한 온도에 따라 수축팽창하는 콘크리트 구조물의 특성상 동절기에는 수직이음부 확대가 불가피하다. 이에 대한 대비책으로 수직이음부 내에 2열 PVC 지수판과, 침투를 흘려보낼 수 있는 배수공을 일반적으로 설치하고 있다. PVC 지수판의 경우 댐 준공 초기에는 우수한 효과를 발휘한다. 그러나 콘크리트 댐체와의 열팽창 계수가 다르기 때문에 해를 거듭할수록 수축팽창에 따른 계면 탈락 현상이 발생하고 있다. 이로 인해 차수효과가 떨어져 댐체 하류면까지 흘러가는 침투가 발생할 가능성이 크다. 이 외 침투의 원인으로는 타설 시의 품질관리에 관한 문제, 콘크리트 수화열에 의한 균열발생, 방수 공법 및 재료의 문제점 등이 있을 수 있다. 따라서 콘크리트 댐에서의 침투를 방지하기 위해 수직이음부에서 수팽창성 차수재를 이용한 보강공법(D.S.I.M.)을 개발하였다. 수팽창성 차수재를 이용한 침투저감 공법에 대한 적용효과를 확인하기 위해 경북 영천시에 있는 보현산댐에서 현장 적용성을 검토하였다. 현장조사결과 갤러리 내 배수량을 체크 및 수중 약액 조사를 실시한 결과 수직이음부에 연결된 배수공에서 침투가 많이 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 일부 지수판의 역할이 완벽히 이루어지고 있지 않음을 확인할 수 있었다. D.S.I.M.을 적용한 후 갤러리 내 배수량을 확인하였다. 침투가 많은 수직이음부 3개소에 먼저 시험시공을 한 결과 해당부위의 갤러리 내 배수량이 약 87% 저감된 것을 확인하였다. 나머지 13개소의 수직이음부에 적용한 결과 총 갤러리 내 총 배수량 기준으로 83%의 저감효과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 콘크리트 댐의 하류면에서 보이는 물비침 및 침투수량을 저감하기 위해서는 상류면에서 수직이음부에서 침투를 방지하는 D.S.I.M.이 유효한 공법임을 확인할 수 있었다. 국내외 타 콘크리트 댐의 경우에도 D.S.I.M.을 적용한다면 하류면에서 육안으로도 보이는 수직이음부를 통한 침투에 대한 보수효과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.613-621
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• 2007

내구성에 대한 중요성이 부각됨에 따라, 주요 열화현상인 탄산화에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 탄산화에 대한 연구는 주로 탄산화 깊이의 도출에 국한하고 있으며 경화된 콘크리트를 가정하므로 실제적인 탄산화 거동과는 많은 차이를 보이고 있다. 강재와는 다르게 콘크리트는 공극률과 내부의 수화물의 거동이 매우 중요한데, 탄산화 진행에 따라 초기재령에서 결정되어지는 거동 (공극률 및 수화물)이 다르게 변화한다. 열화 물질의 이동은 주로 콘크리트의 공극률 및 포화도에 의존하므로, 탄산화 후의 거동 평가는 장기열화해석 및 복합열화해석 등에 고려되는 것이 바람직하다. 공극률의 경우, 변화된 공극률이 고려되지 않으면 확산계수의 감소가 구현될 수 없으며 이에 따라 과다한 탄산화 해석을 야기하게 된다. 한편 수화물, 특히 수산화칼슘의 잔존량 평가는 탄산화 깊이의 평가 및 내부 공극수의 특성 변화를 결정하기도 하며, 복합열화에서 발생하는 고정화 염화물량에 큰 영향을 주게 된다. 그러므로 실내 실험들을 통한 공극률 및 수화물 분석은 최근들어 탄산화에 대해서도 많이 적용되고 있다. 본 연구는 미세 관측 실험을 통하여, 탄산화 전후의 공극률 분포 변화, 수화물 거동의 변화를 실험적으로 수행하였다. 공극률 측정으로는 MIP 실험을, 수화물 변화에서는 TGA 실험을 수행하였으며, 기존의 해석 모델인 다상복합수화발열모델 및 미세 공극 구조 형성모델을 개선하여 각각의 탄산화 이후의 공극률 변화 및 수화물 변화를 개발하였다. 개발된 각각의 모델의 결과는 탄산화 전후의 공극률 및 수화물의 변화를 잘 예측하였으며, 탄산화 이후의 열화현상 등에 기초적으로 사용될 수 있을 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.30-37
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• 2023

PSCB 거더교는 상하부 플랜지와 복부가 일체화된 폐합된 단면으로 일반적으로 거더와 바닥판이 분리된 교량과 구조적 특성이 상이하여 PSCB 거더교의 특성을 반영한 유지관리 방안이 필요하다. 고속도로 PSCB 거더교의 정밀안전진단 보고서를 수집하여 손상 유형을 분석한 결과, 공용 중 발생되는 열화·손상은 대부분 상부플랜지에 집중되어 있다. 특히 상부플랜지 하면의 교축방향 균열은 분석대상 PSCB 거더교의 약 70 %에서 발생되었고, 이는 외부하중에 의한 구조적 균열 보다 수화열, 건조수축 등 간접하중에 의한 균열로 판단된다. 공용중인 PSCB 거더교의 내구성 향상 및 유지관리 비용 절감 등을 위해서는 설계단계부터 구속 건조수축 균열의 제어가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 PSCB 거더교 상부플랜지 하면 균열의 주요 원인인 구속 상태에서의 건조수축으로 인하여 발생되는 균열에 대하여 Gilbert Model을 이용하여 직접 계산하고, 철근량, 철근직경 및 간격 등 영향인자를 분석하였다. 분석결과, 간접하중으로 인하여 발생되는 균열폭은 H16 철근 기준 철근비 0.01 이하, 철근비 0.01 기준 H19보다 직경이 큰 철근의 경우 허용 균열폭 0.2 mm를 초과하는 것으로 나타났으며, 최종적으로 균열폭 검토 결과를 바탕으로 PSCB 거더교 상부플랜지의 균열폭 제어 방안을 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.117-122
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• 2008

콘크리트포장은 시공초기의 품질관리수준에 따라 전체수명이 결정될 정도로 시공초기의 품질관리가 매우 중요하다. 이러한 초기 품질관리는 콘크리트포장의 초기거동을 잘 파악하여 초기거동을 조절할 수 있는 방안을 도출하는 것이 중요하다. 콘크리트포장의 초기거동에 영향을 주는 요소는 크게 두 가지가 있다. 첫째는 콘크리트의 건조수축이고, 두 번째는 수화열 및 대기온도 변화에 따른 포장체의 온도변화이다. 따라서, 콘크리트의 열팽창계수와 건조수축은 콘크리트의 초기거동에 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 지금까지의 열팽창계수는 완전히 양생된 콘크리트에 대해 실험하는 것이 일반적이었기 때문에 시공초기에 열팽창계수를 얻는데 한계가 있어 왔다. 또 건조수축도 시간방법의 한계로 초기 건조수축을 측정하는데 어려움이 있어 왔다. 본 연구에서는 콘크리트포장의 초기 거동을 조절할 수 있는 방안을 도출하기 위하여, 콘크리트의 초기 건조수축과 열팽창계수를 측정하고 이를 통해 콘크리트포장의 초기 거동 예측프로그램의 입력변수들과 적용 모델들에 대한 자료제공 및 검증을 위 한 기초자료를 제공하는데 그 목적을 두었다. 본 연구에서 얻은 결론은 현장에서 초기 콘크리트의 열팽창계수 값을 측정한 결과 $8.9{\sim}10.8{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ 값을 나타내었으며, 콘크리트의 건조수축에 있어서 깊이별 effect와 size effect가 존재하는 것으로 분석되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권5호
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• pp.127-133
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• 2009

일반적으로 콘크리트를 고강도화 하기 위해서는 결합재의 강도를 증가시키는 것이 중요하다. 그러나 고강도 콘크리트에 사용되는 광물질 혼화재들이 가진 고결현상으로 인해 개별투입 혼합 시에는 분산성이 크게 저하되어 유동성을 저감시키고, 충분한 강도를 발휘하지 못하는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 각각의 결합재를 사전에 프리믹스하여 콘크리트를 제조하게 되면 광물질 혼화재가 충분히 결합재 중에 분산되어 콘크리트의 유동성 향상 및 강도증진 등에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 W/B $15{\sim}35%$ 범위내에서 프리믹스 시멘트의 효과를 분석하기 위해 결합재의 혼합방법에 따른 고강도 콘크리트의 물성을 분석하였다. 그 결과 유동성은 프리믹스의 균일분산 및 볼 베어링 효과로 인해 개별혼합보다 양호한 결과를 나타내었고, 공기량은 프리믹스의 시멘트 입자간 공극을 실리카퓸의 미세한 입자가 충전하는 마이크로 필러 효과로 인해 개별혼합 보다 약간 감소하였으며, 응결시간은 프리믹스의 균질한 분산이 수화발열속도에 영향을 주어 개별혼합보다 단축되었다. 압축강도는 프리믹스의 공극구조 치밀화로 인하여 증가하였으며, 강도편차 또한 평균적으로 약 1.69 % 정도 변동계수가 감소하는 효과를 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.35-43
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• 2016

시공기술의 발전과 더불어 댐 제방 건설과 환경문제가 크게 대두되고 있는 실정이다. 최근 여러 국가에서 댐 제방 건설시 골재, 시공성, 기초지반에 대한 요구가 상대적으로 높지 않은 CSG(Cemented Sand and Gravel)재료를 활발히 연구, 적용하고 있다. CSG 재료는 시공현장 하상골재, 현장에서 발생하는 암버럭 등을 인위적으로 입도조정하지 않고 최대골재 치수만을 선별하여 소량의 시멘트와 혼합하여 강도증가 및 급속시공이 가능하다. CSG 재료는 인위적인 석산개발 등에 의한 환경파괴를 최소화함으로써 환경부하저감 및 공사비 등의 측면에서 비교적 경제적이며 친환경적이다. CSG 재료의 외부환경은 일반콘크리트가 접하는 수화열환경과는 달리 건습반복, 동결융해 등의 환경에 노출되게 된다. 그러므로 댐 제방구조물의 중요성을 감안하여 CSG 재료의 내구성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 CSG 재료의 내구성에 대하여 고찰하고자 현장채취 CSG 코어재료에 대하여 동결융해 시험을 실시하였다. 시험결과, CSG 재료의 내구성 지수는 시멘트함량 $0.4{\sim}0.6kN/m^3$의 경우 30~40, $0.8{\sim}1.0kN/m^3$의 경우 40 이상으로 나타났다. 일축압축강도는 $0.4{\sim}0.6kN/m^3$에서 동결융해 전의 30~50%, $0.8~1.0kN/m^3$에서 동결융해 전의 40~70%로 감소하는 것으로 나타났다. 결과적으로 시멘트함량 $0.8kN/m^3$이상의 경우 강도 및 내구성 측면에서 비교적 타당한 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.119-127
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• 2011

본 연구의 목적은 폐도자기 분말도 변화에 따른 순환골재 강도 증진에 관한 연구로 유동성은 폐도자기 분말 치환율이 증가할수록 유동성이 감소하는 경향으로 나타났으며, 공기량은 KS 한도범위를 만족하는 것으로 나타났다. 압축강도는 순환골재 및 폐도자기 분말 치환율이 증가할수록 증가경향이고, 내구성으로 건조수축에 의한 길이변화는 폐도자기 미분말이 커질수록 다소 완만한 건조수축율을 나타내었고, 또한 단열온도상승은 순환골재 대체율 및 폐도자기 미분말이 증가할수록 최고온도에서 약 $6{\sim}10^{\circ}C$정도 낮게 나타내어 수화열에 의한 균열저감 효과를 발휘하였다. 순환골재 사용량을 30%정도 권장 하고 있지만 점토인 폐도자기의 분말도를 조절하여 사용할 경우 순환골재의 다량 사용시에는 콘크리트의 제반성상에 문제가 없을 것으로 판단되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.314-322
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• 2003

콘크리트 구조물의 수화열 저감 방안으로 사용되는 파이프 쿨링 시스템을 적용할 경우 파이프 관 주변의 내부유동에 의한 열전달이 발생하게 된다. 이와 같은 내부유동에 의한 열전달 효과를 정확히 규명하기 위해서는 유수대류계수를 산정하여야 한다. 파이프 쿨링 효과의 규명에 필요한 유수대류계수의 영향인자로는 냉각수의 층난류 여부, 냉각수의 유동속도, 관의 형상 및 열특성 등이 있다. 본 연구에서는 유수대류계수를 산정하기 위한 실험장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 강재 및 PVC 파이프에 대한 실험을 수행하였다. 이들 실험결과를 토대로 관의 내부표면이 매끈한 원형관이며 난류흐름을 갖는 내부유동에 대한 유수대류계수 모델식을 제안하였으며, 제안된 모델식은 냉각수의 유속뿐만 아니라 유동관의 재질 및 형상을 고려할 수 있다. 유수대류계수는 관을 흐르는 냉각수의 대류에 의한 열전달 효과를 나타내는 값으로 관의 열전도율 및 관의 직경과는 비례관계에 있으며, 관의 두께와는 반비례관계를 갖는다. 본 연구에서 개발된 유수대류계수 모델식은 이러한 영향을 잘 반영하고 있으나, 강재 파이프에 대해서만 관의 두께 및 직경에 관한 보정계수를 제시하였다. 제안된 모델식에 의한 유수대류 계수와 실험으로부터 구한 유수대류계수를 비교한 결과, 제안된 모델식이 실험값을 정확히 추정하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국농공학회지
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• 제13권4호
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• pp.2419-2425
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• 1971

한중(寒中)콘크리트 시공(施工)에 염화(鹽化)칼슘사용(使用)은 콘크리트의 초기강도(初期强度)를 최대한(最大限)으로 높여 동해(凍害)를 방지(防止)함과 경제적(經濟的인 구조물(構造物)을 만들고자 하는데 목적(目的)이 있으며 시험결과(試驗結果)로서 그의 범위(範圍)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 염화(鹽化)칼슘을 시멘트중량비(重量比) 1.5%를 TYPE I TYPE II에 혼합(混合)하면 초기강도(初期强度)를 최대한(最大限)으로 증진(增進)할 수 있고 구조물(構造物)의 안전(安全)을 위(爲)해서 1.5%내외(內外)가 적합(適合)하겠다. 2. 염화(鹽化)칼슘을 혼합(混合)하여 동결(凍結)의 위험(危險)을 방지(防止)하기 위한 콘크리트를 만들자면 w/c비(比)를 50% 내외(內外)로 정(定)해야 만이 한중(寒中)에 안전(安全)하겠다. 3. 포조란 초기강도(初期强度)는 떨어지나 후기강도(後期强度)가 점차(漸次)로 상승(上昇)한다. 4. 콘크리트의 초기강도(初期强度)의 증진(增進)으로 양생기간(養生期間)을 최대한(最大限)으로 단축(短縮)시킬 수 있으므로 콘크리트 구조물(構造物)의 끝손질을 조기(早期)에 실시(實施)해야 한다. 염화(鹽化)칼슘의 혼입(混入)은 시멘트응결(凝結)을 촉진(促進)시킬 수 있어 한중(寒中)에 있어서 동해(凍害)를 방지(防止)하고 공기(工期)를 최대한(最大限)으로 단축(短縮)시킬 목적(目的)으로 공사시공(工事施工) 현장(現場)에서는 유효히 사용(使用)될것으로 사료(思料)된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.689-696
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• 2017

기존의 고유동 콘크리트는 높은 분체계로 인해 수화열과 수축의 증대, 비경제적인 강도발현 등의 문제점이 발생하여 일반강도 범위의 콘크리트에는 사용범위가 제한하고 있다. 그러나 공사품질의 향상과 더불어 공사비 절감, 공기단축 등의 이점으로 일반강도 수준의 고유동 콘크리트의 필요성이 대두되고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 점성을 최소화하고 재료분리 저항성은 극대화 된 저분체 고유동 콘크리트를 제조하기 위하여 적절한 증점제의 사용방법과 최적 배합을 검토하고 제조 된 콘크리트의 특성을 검토하였다. 다양한 증점제를 대상으로 역학적 특성 평가를 통해 저분체 고유동 콘크리트 제조에 적합한 증점제를 선정하였으며, 그 결과 아크릴계(Acrylic. 이하 AC) 및 우레탄계(Urethane, 이하 UT) 증점제가 재료분리가 발생 하지 않는 범위에서 가장 우수한 성능을 나타내어 가장 적합한 것으로 나타났다. 선정된 AC 및 UT 증점제의 최적 혼입량을 검토하기 위하여 두 물질의 혼합사용 및 고성능 감수제와 일액화를 통한 배합실험을 하였으며, 그 결과 AC 및 UT 증점제의 비율이 5:5인 경우 유동성 증대 및 점성 저감 효과가 증가함에 따라 저분체 고유동 콘크리트에 가장 적합한 것으로 나타났다.