• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.237-247
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• 2006

터널의 장기 내구성을 향상시키고 싱글쉘 터널공법을 적용하기 위해서는 고성능 숏크리트 라이닝의 사용이 필수적이라고 할 수 있다. 숏크리트에 적용되는 혼화재료 가운데, 실리카 흄과 같은 포졸란 재료들이 숏크리트의 강도와 내구성을 향상시키는데 주된 영향을 미친다고 할 수 있다. 또한 시멘트 광물계 급결제는 기존 급결제와 비교하여 응결이 빠르며 친환경적인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 포졸란 재료인 메타카올린과 칼슘 알루미네이트 시멘트 광물계 급결제를 적용하여 습식 숏크리트의 성능을 향상시키는데 목표를 두었다. 메타카올린과 실리카 흄의 적용에 따른 성능을 비교하기 위하여 각각의 사용량을 시멘트 중량의 4%와 8%로 적용하였다. 또한 메타카올린과 실리카 흄을 시멘트 중량의4% 및 8%로 병용 혼입한 경우에 대해서도 검토하였다. 각 배합조건에 대해 배합된 숏크리트의 응결시간, 압축강도, 휨강도, 투수성 및 동결융해저항성을 측정한 결과, 숏크리트의 고성능화를 위해 실리카 흄의 대체 재료로서 메타카올린을 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.31-38
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• 2018

이 본 연구에서는 메타카올린을 혼입한 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 압축, 휨, 부착강도, 수밀성, 염화물 이온 침투 저항성,탄산화 깊이 및 동결융해 저항성에 미치는 폴리머-결합재비 및 메타카올린 첨가량의 영향에 대하여 검토하였다. 그 결과, 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 휨, 압축 및 부착강도는 폴리머-결합재비의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 폴리머-결합재비에 관계없이, 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 강도는 메타카올린 첨가량의 증가에 따라 증가하였으며, 메타카올린 첨가량 5%에서 최고 값을 나타내었다. 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 흡수율, 탄산화 깊이 및 염화물이온 침투저항성은 폴리머-결합재비의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 동결융해 저항성의 개선은 폴리머 에멀젼의 혼입에 의해 시멘트 수화물과 골재간의 접착성이 개선되기 때문이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.927-934
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• 2006

콘크리트 구조물의 고성능화가 요구됨에 따라 고성능 콘크리트에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 고강도 콘크리트에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 고강도 콘크리트를 제조하기 위해서는 혼화재료의 첨가가 필수적이라 할 수 있으며, 지금까지는 실리카 퓸을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 실리카 퓸과 대등한 성능을 가지면서 실리카 퓸보다 저가인 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트의 특성을 규명하기 위하여 시멘트 페이스트 시험체의 XRD 및 SEM 분석을 통하여 메타카올린의 포졸란 반응을 고찰하였고, 콘크리트 시험체를 제작하여 수은압입법으로 공극구조를 분석하여 압축강도와의 상관성을 도출하였다. 그 결과, 메타카올린의 대체율이 증가할수록 평균 공극직경은 작아지고 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 $10nm{\sim}10{\mu}m$의 모세관 공극량과 압축강도와의 회귀분석 결과 이들 사이의 결정계수는 약 0.93 정도의 높은 상관성이 있었고, 메타카올린의 적정 대체율은 10~15%로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.125-133
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• 2011

가혹한 환경에 노출되는 콘크리트 교량바닥판에 대한 피해가 증가하면서 콘크리트 교량바닥판의 내구성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 고성능 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근, 새로운 광물질 혼화재로써 실리카흄과 같은 수준의 강도와 내구성 확보가 가능한 메타카올린이 높게 평가되고 있다. 이에 비해 국내의 메타카올린에 대한 연구 및 대체사용은 미진한 수준이며, 메타카올린 콘크리트를 교량바닥판에 적용하기 위한 검토도 매우 부족한 실정이다. 따라서 메타카올린 콘크리트를 교량바닥판에 적용하기 위해서는 장기적인 역학적 특성 및 교량바닥판에 요구되는 내구성에 대한 다양한 자료가 필요하다. 본 연구는 메타카올린 콘크리트를 적용한 교량바닥판의 장기적인 역학적 특성 및 내구성을 양생 재령에 따라 검토하는데 목적을 두었다. 역학적 특성은 압축강도 및 휨강도가 측정되었으며, 내구성의 경우는 건조수축, 염화물 저항성, 스케일링, 동결융해 저항성을 양생 재령에 따라 비교 평가하였다. 연구결과에 따르면, 메타카올린의 대체는 압축강도 및 휨강도 발현이 초기 및 장기 재령에서 우수하였다. 또한, 내구성 측면에서도 염화물 침투 저항성과 동결융해 저항성을 향상시켰다. 또한, 건조수축을 저감시키는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권2호
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• pp.47-52
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• 2012

콘크리트 구조물 형식의 다양화에 따라 요구되는 콘크리트의 품질 또한 고성능화가 필수적으로 되고 있다. 콘크리트의 고성능화는 혼화재료의 사용을 통하여 도달되고 있는데 일반적으로 고강도 콘크리트를 제작하기 위해서는 실리카 흄을 사용하고 있다. 실리카 흄은 역학적 성능은 우수하나 경제적 이지 못해 최근 이의 대체재로서 메타카올린의 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구는 실리카 흄의 대체재로 메타카올린을 사용하였으며 이에 따른 유동성의 저하를 방지하기 위해 이산화규소를 사용한 콘크리트를 제작하여 각 종 역학적 특성을 검토하였다.

• Computers and Concrete
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• 제29권 5호
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• pp.347-360
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• 2022

Fiber-reinforced cementitious composites (FRCC) have emerged as a response to the calls for strong, ductile and sustainable concrete mixes. FRCC has shown outstanding mechanical properties and ductility where special fibres are used in the mixes to give it the strength and the ability to exhibit strain hardening. With the possibility of designing the FRCC mixes to include sustainable constituents and by-products materials such as fly ash, FRCC started to emerge as a green alternative as well. To be able to design mixes that achieve these conflicting properties in concrete, there is a need to understand the composition effect on FRCC and optimize these compositions. Therefore, this paper aims to investigate the influence of FRCC compositions on the properties of fresh and hardened of FRCC and then to optimize these mix compositions using factorial design approach. Three factors, water-to-binder ratio (w/b), mineral admixtures (total of fly ash and metakaolin by cement content (MAR)), and metakaolin content (MK), were investigated to determine their effects on the properties of fresh and hardened FRCC. The results show the importance of combining both FA and MK in obtaining a satisfactory fresh and mechanical properties of FRCC. Models were suggested to elucidate the role of the studied factors and a method for optimization was proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 재36권6호
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• pp.657-669
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• 2020

This study investigates the fire resistance characteristics of reactive powder concrete according to changes in the cement content per unit area, mixing ratio of metakaolin (MK), and content of polypropylene fiber. A fire test was conducted, and the resulting residual strength characteristics were investigated through flexural and compressive strength measurements, as well as condition rating classification based on visual evaluation. MK effectively reduced the initial high content of calcium hydroxide, thereby reducing the water vapor pressure generated during pyrolysis and slowing spalling. Furthermore, the pore structure and loose tissue were effective for relieving the water vapor pressure in the event of a fire.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제7권3호
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• pp.215-223
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• 2013

This study presents the effect of incorporating metakaolin (MK) on the mechanical and durability properties of high strength concrete for a constant water/binder ratio of 0.3.MK mixtures with cement replacement of 5, 10 and 15 % were designed for target strength and slump of 90 MPa and $100{\pm}25mm$. From the results, it was observed that 10 % replacement level was the optimum level in terms of compressive strength. Beyond 10 %replacement levels, the strength was decreased but remained higher than the control mixture. Compressive strength of 106 MPa was achieved at 10 % replacement. Splitting tensile strength and elastic modulus values have also followed the same trend. In durability tests MK concretes have exhibited high resistance compared to control and the resistance increases as the MK percentage increases. This investigation has shown that the local MK has the potential to produce high strength and high performance concretes.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제31권1호
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• pp.1-10
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• 2009

An experimental investigation was conducted to evaluate the performance of mortars with and without Metakaolin (MK) exposed to elevated temperatures $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ for two hours. The binder to sand ratio was kept constant (1:5.23). The ordinary Portland cement (OPC) was replaced with MK at 0%, 5%, 10% 20% and 30%. All mixtures were designed to have a flow of $94{\pm}5%$. The compressive strength of mortars before and after exposure to elevated temperature was determined. The formation of various decomposition phases were identified using X-ray diffractometry (XRD) and differential thermal analysis (DTA). The microstructure of the mortars was examined using scanning electron microscope (SEM). Test results indicated that MK improves the compressive strength before and after exposure to elevated temperature and that the 20% cement replacement of MK is the optimum percentage.

• 한국농공학회논문집
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• 제50권5호
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• pp.51-60
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• 2008

This study is to relate the bond characteristics of CFRP rebar in high strength concrete incorporated with silica fume(SF) and metakaolin(MK). An direct bond test were performed to evaluate the effect of SF and MK on bond properties of high-strength concrete and CFRP rebar. The high strength concrete mix included four SF and MK mixes with 0%, 5%, 10% and 15%. Results of bond performance experiment in relation to pullout vs slip behavior of FRP rebar and high strength showed better performance of SF than MK. Also, the results showed the improved bond strength as replacement ratio of SF and MK increased. The relative bond strength in which $1.3{\sim}3.2$ of estimated values were obtained.