• Steel and Composite Structures
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• 제29권2호
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• pp.201-218
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• 2018

In this study, the effects of magnesium sulfate on the mechanical performance and the durability of confined and unconfined geopolymer concrete (GPC) specimens were investigated. The carbon and basalt fiber reinforced polymer (FRP) fabrics with 1-layer and 3-layers were used to evaluate the performances of the specimens under static and cyclic loading in the ambient and magnesium sulfate environments. In addition, the use of FRP materials as a rehabilitation technique was also studied. For the geopolymerization process of GPC specimens, the alkaline activator has selected a mixture of sodium silicate solution ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide solution (NaOH) with a ratio ($Na_2SiO_3/NaOH$) of 2.5. In addition to GPC specimens, an ordinary concrete (NC) specimens were also produced as a reference specimens and some of the GPC and NC specimens were immersed in 5% magnesium sulfate solutions. The mechanical performance and the durability of the specimens were evaluated by visual appearance, weight change, static and cyclic loading, and failure modes of the specimens under magnesium sulfate and ambient environments. In addition, the microscopic changes of the specimens due to sulfate attack were also assessed by scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that geopolymer specimens produced with nano-silica and fly ash showed superior performance than the NC specimens in the sulfate environment. In addition, confined specimens with FRP fabrics significantly improved the compressive strength, ductility and durability resistance of the specimens and the improvement was found higher with the increased number of FRP layers. Specimens wrapped with carbon FRP fabrics showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabrics. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the sulfate environment.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권2호
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• pp.145-158
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• 2015

The consequence of sulfate attack on geopolymer concrete, made from an alkali activated natural pozzolan (AANP) has been studied in this paper. Changes in the compressive strength, expansion and capillary water absorption of specimens have been investigated combined with phases determination by means of X-ray diffraction. At the end of present investigation which was to evaluate the performance of natural alumina silica based geopolymer concrete in sodium and magnesium sulfate solution, the loss of compressive strength and percentage of expansion of AANP concrete was recorded up to 19.4 % and 0.074, respectively.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회논문집(I)
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• pp.399-402
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• 2000

When concrete structures are built in marine environment, they may be deteriorated and have the poor durability and quality caused by steel corrosion or by chemical attack of magnesium or sulfate ions. Especially, Mg ions contained in seawater make concrete surface weaken by chemical reaction with $Ca(OH)_2$ In this study, a concrete structure built in 1947 was investigated to estimate the factors, especially chemical attack, which can cause concrete to deteriorate. Furthermore, the instrumental analysis methods such as XRD and ESEM were performed to find the reactants in concrete under marine environment.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.94-101
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• 2016

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그를 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 0, 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 $Ms[SiO_2/Na_2O]$은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하였으며, 초기 24시간 양생조건을 $23^{\circ}C$ 및 $70^{\circ}C$로 하고, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 재령 28일 압축강도 발현이 우수한 결과가 나타났다. 10% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 황산나트륨 침투에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은 황산마그네슘의 경우 규산마그네슘수화물의 생성으로 인한 열화가 지배적으로 작용한 결과로 판단된다. 또한, X선 회절분석 결과 $MgSO_4$ 용액 침지에서의 알칼리 활성화 결합재의 팽창은 Gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 생성 반응에 의한 것으로 확인되었으며, 침지 6개월까지는 Gypsum의 생성이 지속적으로 증가되는 것을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.415-424
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• 2017

본 연구의 목적은 플라이애시 및 고로슬래그 미분말로 제조한 알칼리 활성화 결합재 모르타르의 황산염 저항성에 미치는 마그네슘(Magnesium, $Mg^{2+}$) 및 황산(Sulfate, ${SO_4}^{2-}$) 이온의 영향을 확인하는 것이다. 이를 위하여 고로슬래그 미분말 치환율을 30%, 50% 및 100%, $SiO_2$와 $Na_2O$의 몰 비($SiO_2/Na_2O$ molar ratio, Ms)를 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정한 시험체를 제작하였다. 그리고 $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$의 영향을 확인하기 위하여 $Mg^{2+}$ 단독(10% $Mg(NO_3)_2$), ${SO_4}^{2-}$ 단독(10% $Na_2SO_4$), $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$ 복합(10% [$MgCl_2+Na_2SO_4$], 10% [$Mg(NO_3)_2+Na_2SO_4$]) 및 $MgSO_4$ 수용액(10%, 5% 및 2.5% $MgSO_4$)의 조건에서 압축강도, 길이변화, 질량변화 및 X선 회절 분석을 실시하였다. 그 결과, $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$가 공존하는 경우에만 황산염 침식에 의한 강도저하 및 팽창 등이 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 $Mg^{2+}$이 규산칼슘 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)을 분해하여 $Ca^{2+}$이 용출되고, 용출된 $Ca^{2+}$과 ${SO_4}^{2-}$가 결합하여 석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$, Gypsum)를 생성하고, $Mg^{2+}$과 OH가 결합하여 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, $Mg(OH)_2$, Brucite)을 생성하는 것에 기인하는 것을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.519-522
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• 2005

As this study is to test effects of chemical attack on deterioration of cement mortars using in crushed sand. Besides tests have been carried out with cement mortars by river sand and crushed sand by fine sand, cement mortars mix various proportions of slica fume and fly ash(up to $15\%$ and $50\%$ by weight for cement) were prepared and immersed in pure water, sodium sulfate solution, magnesium sulfate solution, seawater for 28days. Test on the change in the weight and compressive strength of cement mortars according to the duration of immersion time and the content of slica fume and fly ash was performed.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권5호
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• pp.412-418
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• 2010

This paper presents the results of experimental work on both mechanical properties and durability of concrete or mortar incorporating silica fume. The aim of this study was to investigate the effect of replacement of silica fume on the performance of hardened concrete or mortar. The replacement levels of silica fume that replaced cement in this work were 0%, 5%, 10% and 15%, respectively. The results of this study indicate that both mechanical properties and durability of concrete are greatly dependent on the replacement levels of silica fume. As the replacement level of silica fume increased, the mechanical properties including compressive and flexural strengths, and static modulus of elasticity were proportionally enhanced. Furthermore, it was found that silica fume had some beneficial effects on the resistances to both chloride ions penetration and sodium sulfate attack. However, it exhibited poor resistances to both freezing-thawing action and magnesium sulfate attack.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.821-824
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• 2006

As this study is to estimate long term resistance of cement mortars using crushed sand under chemical attacks. Besides tests have been carried out with cement mortars by river sand and crushed sand by fine sand, cement mortars mix various proportions of silica fume and fly ash(up to 15% and 50% by weight for cement) were prepared and immersed in pure water, sodium sulfate solution, magnesium sulfate solution, seawater for 28days, 90days, 180days, 365days. Test on the change in the weight and compressive strength of cement mortars according to the duration of immersion time and the content of silica fume and fly ash was performed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.109-116
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• 2017

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 $Ms[SiO_2/Na_2O]$은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하였으며, 10% 황산나트륨, 10% 황산마그네슘, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 10% 황산나트륨, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그 미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은, X선 회절분석 결과 황산마그네슘 용액 침지에서는 gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 및 brucite(MgOH)생성되어 내부조직이 팽창하는 것에 의한 것으로 확인되었다. 결론적으로 일정 농도의 ${SO_4}^{2-}$이 존재하는 조건에서 $Mg^{2+}$가 추가로 존재할 경우 열화현상은 가속화되는 것을 알 수 있다.