• Corrosion Science and Technology
• /
• 제8권2호
• /
• pp.74-80
• /
• 2009

The high alkaline property in the concrete pore solution protects the embedded steel in concrete from corrosion due to aggressive ions attack. However, a continuous supply of those ions, in particular, chlorides altogether with a pH fall in electrochemical reaction on the steel surface eventually depassivate the steel to corrode. To mitigate chloride-induced corrosion in concrete structures, finely grained mineral admixtures, for example, pulverized fuel ash (PFA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and silica fume (SF) have been often advised to replace ordinary Portland cement (OPC) partially as binder. A consistent assessment of those partial replacements has been rarely performed with respect to the resistance of each binder to corrosion, although the studies for each binder were extensively looked into in a way of measuring the corrosion rate, influence of microstructure or chemistry of chlorides ions with cement hydrations. The paper studies the behavior of steel corrosion, chloride transport, pore structure and buffering capacity of those cementitious binders. The corrosion rate of steel in mortars of OPC, 30% PFA, 60% GGBS and 10% SF respectively, with chloride in cast ranging from 0.0 to 3.0% by weight of binder was measured at 7, 28 and 150 days to determine the chloride threshold level and the rate of corrosion propagation, using the anodic polarization technique. Mercury intrusion porosimetry was also applied to cement pastes of each binder at 7 and 28 days to ensure the development of pore structure. Finally, the release rate of bound chlorides (i.e. buffering capacity) was measured at 150 days. The chloride threshold level was determined assuming that the corrosion rate is beyond 1-2 mA/$m^3$ at corrosion and the order of the level was OPC > 10% SF > 60% GGBS > 30% PFA. Mercury intrusion porosimetry showed that 10% SF paste produced the most dense pore structure, followed by 60% GGBS, 30% PFA and OPC pastes, respectively. It was found that OPC itself is beneficial in resisting to corrosion initiation, but use of pozzolanic materials as binders shows more resistance to chloride transport into concrete, thus delay the onset of corrosion.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제47권5호
• /
• pp.701-711
• /
• 2013

People started to replace natural aggregate with recycled aggregate for a number of years due to disposal problem and certain other potential benefits. Though there are number of drawbacks with use of recycled aggregates like lesser modulus of elasticity, low compressive strength, increase in shrinkage, there are results of earlier studies that use of chemical and mineral admixtures improves the strength and durability of recycled concrete. The use of recycled aggregate from construction and demolition wastes is showing prospective application in construction as alternative to natural aggregates. It conserves lot of natural resources and reduces the space required for the landfill disposal. In the present research work, the effect of recycled aggregate on strength and durability aspects of concrete is studied. Grade of concrete chosen for the present work is M50 (with a characteristic compressive strength of 50 MPa). The recycled aggregates were collected from demolished structure with 20 years of age. Natural Aggregate (NA) was replaced with Recycled Aggregate (RA) in different percentages such as 25, 50 and 100 to understand its effect. The experiments were conducted for different ages of concrete such as 7, 14, 28, 56 days to assess the compressive and tensile strength. Durability characteristics of recycled aggregate concrete were studied with Rapid chloride penetration test (as per ASTMC1202), sorptivity test and acid test to assess resistance against chloride ion penetration, capillary suction and chemical attack respectively. Mix design for 50 MPa gives around 35 MPa after replacing natural aggregate with recycled aggregate in concrete mix and the chloride penetration range also lies in moderate limit. Hence it is understood from the results that replacement of NA with RA is very much possible and will be ecofriendly.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제25권2호
• /
• pp.183-195
• /
• 2020

Mineral admixtures have been widely used to produce concrete. Pozzolans have been utilized as partially replacement for Portland cement or blended cement in concrete based on the materials' properties and the concrete's desired effects. Several environmental problems associated with producing cement have led to partial replacement of cement with other pozzolans. Furnace slag and fly ash are two of the pozzolans which can be appropriately used as partial replacements for cement in concrete. However, replacing cement with these materials results in significant changes in the mechanical properties of concrete, more specifically, compressive strength. This paper aims to intelligently predict the compressive strength of concretes incorporating furnace slag and fly ash as partial replacements for cement. For this purpose, a database containing 1030 data sets with nine inputs (concrete mix design and age of concrete) and one output (the compressive strength) was collected. Instead of absolute values of inputs, their proportions were used. A hybrid artificial neural network-genetic algorithm (ANN-GA) was employed as a novel approach to conducting the study. The performance of the ANN-GA model is evaluated by another artificial neural network (ANN), which was developed and tuned via a conventional backpropagation (BP) algorithm. Results showed that not only an ANN-GA model can be developed and appropriately used for the compressive strength prediction of concrete but also it can lead to superior results in comparison with an ANN-BP model.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2020

고로슬래그 미분말은 뛰어난 장기 강도와 염해 저항성 등을 바탕으로 활발히 사용되는 혼화재들 중 하나이다. 국내 규격(KSF 2563)은 저분말도 GGBFS를 가지고 있는 일본 및 영국의 규격과는 다르게 3종의 GGBFS가 모두 고분말도에 포함된다. 본 연구에서는 4,000급 고로슬래그 미분말와 플라이애시를 혼입한 수화열 저감용 삼성분계 배합과 3,000급 GGBFS를 혼입한 배합의 굳지 않은 콘크리트 특성, 압축 강도, 수축 특성을 분석하였다. 수화열 저감용 삼성분계 배합과 저분말도 고로슬래그 미분말을 혼입한 배합 간에 공기량과 슬럼프는 동일한 값을 나타내었으며 초결 및 종결 시간의 경우 20분 내외의 결과를 나타내어 큰 차이가 나타나지 않았다. 압축 강도와 수축 특성 분석에서 삼성분계 배합은 저분말도 GGBFS를 혼입한 배합보다 더 낮은 장기 강도와 높은 수축량을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.141-147
• /
• 2017

최근 온실가스 감축을 위해 시멘트 클링커를 대체하여 고로슬래그 미분말을 다량 치환한 하이볼륨 슬래그 시멘트에 대한 연구 활발히 진행되고 있다. 하지만, 수화열 및 내구성 등 다양한 장점에도 불구하고 초기 재령에서의 낮은 강도 발현 등의 문제점으로 인해 실제 현장의 적용에 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 점을 극복하고자 GGBFS 혼입률에 따른 페이스트의 압축강도, 수화열 등의 특성을 분석하였다. GGBS 분말도에 따른 4종류와 치환율 35%, 50%, 65%, 80% 4수준으로 하여 총 16개의 배합에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 GGBS의 분말도는 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 초기 재령에서의 압축강도 증진에는 효과가 있지만, 28일 이후의 장기 강도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.305-311
• /
• 2010

최근 국제적으로 급속한 경제성장으로 인한 산업부산물이 기하급수적으로 늘어가고 있다. 현재 국내 산업부산물은 매립, 소각, 저장과 같은 1차원적인 처리에도 그 한계를 드러내고 있는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 자원재활용을 목적으로 산업부산물을 이용한 고성능 숏크리트용 최적 배합비를 도출하고자 한다. 이 연구에서는 경제적 재활용, 장기강도 및 내구성 향상을 위해 콘크리트에 다양하게 적용되고 있는 혼화재인 산업부산물(플라이애쉬, 실리카퓸)를 적용하여 숏크리트 현장에 적용할 수 있는 적정 배합비에 대한 변수를 설정하여 압축강도 실험을 수행하였고, 외부 환경 변화에 따른 내구성능을 평가하기 위하여 촉진염소이온침투시험 및 염화물확산계수측정시험을 실시하여 외부환경에 대한 내구특성을 평가하였다. 실험 결과 모든 실험에서 국내외 기준을 만족하였고, 내구성에서는 기존 숏크리트 보다 뛰어난 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.87-95
• /
• 2012

이 연구는 일반 콘크리트 혼화재로 사용되는 고로슬래그 및 무수석고를 숏크리트에 적용하였을 때에 압축강도, 휨강도, 응결시간, 리바운드에 미치는 영향을 평가하였다. 1종 포틀랜드 시멘트(OPC)를 10% 치환할 때에 초결과 종결의 요건을 모두 만족한 반면, OPC를 20% 치환한 배합은 종결이 지연되어 숏크리트에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 압축강도 시험 결과, OPC를 10% 치환한 배합은 영구지보재로서 목표강도를 1일과 28일 재령에서 모두 만족하였다. 특히 OPC를 고로슬래그와 무수석고로 각각 5%씩 치환한 배합의 압축강도가 가장 우수한 것으로 나타났다. 이 배합의 리바운드를 측정한 결과, OPC만을 결합재로 사용한 배합에 비하여 23% 감소되는 우수한 성능을 나타내었다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제3권4호
• /
• pp.119-129
• /
• 2003

콘크리트와 철은 건설에서 필수적인 구조 재료이다. 그러나, 철과 달리 콘크리트는 하나의 재료가 아니라 많은 물질들로 구성된 복합재료이며, 구성 재료, 현장 환경, 그리고 기술자의 숙련도 등에 의해 많은 영향을 받는다. 그리고 유동성과 공기량 등 즉시 알 수 있는 물성도 있지만 강도나 내구성 같이 시간이 지나야 알 수 있는 특성도 존재하므로 콘크리트의 배합은 전문가의 경험에 많이 의존해 왔다. 하지만, 콘크리트도 고성능화 되는 시점에서 첨가 재료도 늘어나고 기존의 자료도 부족하기 때문에 새로운 기법이 필요한 때이다. 신경망은 복잡한 비선형 문제를 처리하는 인간의 두뇌를 모방한 모델로 패턴 인식 및 분류, 예측 등의 분야에서 많이 사용되고 있다 여기서는 그 중에서 역전파 알고리즘과 광선형 기저 함수망 모형이 사용되었다. 여덟가지 재료(물, 시멘트, 잔골재, 굵은 골재, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 유동화제, 그리고 공기연행제)가 배합에 사용되었으며, 압축강도와 슬럼프, 공기량을 물성으로 사용하였다. 결과적으로 신경망은 고성능 콘크리트치 배합 및 물성 예측 등 활용에 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.124-133
• /
• 2012

콘크리트의 강도는 시간에 따라 증가하며, 많은 연구에서 시간에 대한 회귀 분석식을 사용하고 있다. 본 연구는 수화물량을 수화도 및 공극률의 함수로 가정하였으며, 재령의 증가에 따라 감소하는 공극률을 이용하여 고성능 콘크리트의 압축강도 모델링을 수행하였다. 본 연구에서는 기존의 시간에 대한 회귀분석없이 공극률의 감소만을 이용하여 압축강도를 예측하였다. 총 21개의 고성능 콘크리트 배합에 대해 초기재령 콘크리트의 거동 해석프로그램인 DUCOM을 이용하여 각각의 공극률을 도출하였으며, 강도 모델링을 수행하였다. OPC 콘크리트에 대해서 수화도, 단위시멘트량, 공극률의 함수로 강도 예측식을 제안하였으며, GGBFS 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대해서는 장기강도 영향을 구현하기 위해 공극률을 고려한 장기강도변수를 도입하였다. 기존의 실험결과와의 비교를 통하여 제안된 강도예측식의 타당성을 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.79-87
• /
• 2011

본 연구에서는 초기 균열을 도입한 철근콘크리트 부재에 대한 침지 염화물 침투 실험을 수행하였다. 염화물 확산 특성과 임계 균열폭을 비교하였으며, 콘크리트 자기복원 특성을 검토하였다. 실험결과에 따르면, 표면 균열폭이 증가할수록 염화물 침투저항성이 크게 감소하였으며, 광물질 혼화재를 사용할 경우, 비균열 부재의 염화물 침투저항성은 크게 개선되었지만, 고로슬래그 및 플라이애쉬 혼화재를 사용할 경우에 균열이 발생하게 되면 도리어 염화물 침투저항성은 보통 콘크리트에 비해 크게 저하하였다. 임계 균열폭은 침지 염화물 침투 실험 결과 평균 $29{\mu}m$으로 측정되었다. 자기복원 현상에 의해 $4{\sim}15{\mu}m$ 범위의 균열이 복원되었다. 그러나 콘크리트 자기복원 현상에 의해 시각적으로 복원된 부분의 염화물 침투 저항성은 완전히 회복되지 않았다.