• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.611-619
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• 2018

현무암 석분슬러지는 석재가공 과정에서 필연적으로 발생하는 산업부산물이다. 최근 건축 및 조경분야에서 천연자재에 대한 수요가 증가하고 있어 석분슬러지 발생량도 증가하고 있다. 현무암 석분슬러지는 현재 발생량의 대부분이 단순 매립과 복토용으로 처리되고 있어 활용성 제고를 위한 노력이 필요하다. 이에 본 연구에서는 제주지역의 강우특성을 고려해 현무암 석분슬러지를 시멘트와 섞어 아스팔트혼합물의 채움재로 활용하기 위한 검토를 수행하였다. 검토결과 현무암 석분슬러지는 KS F 3501에서 요구하는 품질기준을 만족하였다. 마샬 배합설계를 실시하여 개질재생아스팔트혼합물(순환골재 27%)과 일반아스팔트혼합물에 대한 최적 아스팔트 함량(OAC)을 결정하였다. 두 종의 아스팔트혼합물에 채움재의 혼합비(3 수준) 및 현무암 석분슬러지와 시멘트의 구성비(3 수준)를 변화시켜 마샬안정도 시험으로 현무암 석분슬러지의 활용 범위를 파악하였다. 채움재의 혼합비와 구성비가 안정적인 활용성을 보이는 아스팔트혼합물들에 대한 공용성을 평가한 결과 두 종의 아스팔트혼합물 모두 국토교통부(2015)의 품질기준을 만족하였다. 따라서 현무암 석분슬러지는 아스팔트혼합물의 채움재로 활용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.41-49
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• 2009

국내에서 시멘트콘크리트 포장이 차지하는 비율이 증가하는 수준에 비하여 이의 기술적인 발전은 상대적으로 뒤쳐져 있다고 할 수 있다. 또한, 사용기간의 증가와 함께 여러 가지 기술적인 문제점도 부각되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 외국의 콘크리트포장 배합의 특성을 분석하고 이를 기초로 한국의 실정에 부합하는 장수명의 고강고 고내구성의 콘크리트 포장의 최적배합을 도출하고자 하였다. 단위시멘트량, 잔골재율(S/a), 그리고 물-시멘트(W/C)비 등을 변수로 하여 배합에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 장기적인 공용수명을 확보하고 고강도 고내구성의 포장을 위하여 우선적으로 단위시멘트량을 375kg/$m^3$, 400kg/$m^3$, 425kg/$m^3$ 수준으로 증가시킬 것을 권장한다. 또한, 최적배합표는 포장타설 장비를 활용하여 포설하므로 슬럼프 40mm로 결정하였고, 동결융해 방지를 위하여 공기량을 5%로 결정하였다. 또한 시공 시 재료 수급의 원활함을 위하여 굵은골재 최대 치수를 25mm로 결정하였다. 도로의 장수명을 위한 고강도 배합을 위해 낮은 W/C비와 단위시멘트량의 증가가 요구되는데, 예비실험 결과 공기연행제와 폴리카본산고성능 AE감수제를 사용하여 W/C비를 0.4까지 낮추어도 증가된 단위시멘트량에 대하여 충분히 목표 슬럼프를 가지는 배합이 가능한 것으로 나타났다. 예비 실험 결과 S/a를 0.34까지 낮추어도 골재의 분리 등 문제를 보이지 않고 충분히 배합이 가능하였으며, 이는 단위 시멘트페이스트 양의 증가로 인한 점착력 증가와 워커빌리티의 향상에 의한 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권1호
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• pp.29-53
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• 2023

High-strength shielding concrete against gamma radiation is a priority for many medical and industrial facilities. This paper aimed to investigate the gamma-ray shielding properties of high-strength hematite concrete mixed with silica fume (SF) with nanoparticles of lead dioxide (PbO₂), tungsten oxide (WO₃), and bismuth oxide (Bi₂O₃). The effect of mixing steel fibres with the aforementioned binders was also investigated. The reference mixture was prepared for high-strength concrete (HSCC) containing 100% hematite coarse and fine aggregate. Thirteen mixtures containing 5% SF and nanoparticles of PbO₂, WO₃, and Bi₂O₃ (2%, 5%, and 7% of the cement mass, respectively) were prepared. Steel fibres were added at a volume ratio of 0.28% of the volume of concrete with 5% of nanoparticles. The slump test was conducted to workability of fresh concrete Unit weight water permeability, compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, and modulus of elasticity tests were conducted to assess concrete's engineering properties at 28 days. Gamma-ray radiation of 137Cs emits photons with an energy of 662 keV, and that of 60Co emits two photons with energies of 1173 and 1332 keV were applied on concrete specimens to assess radiation shielding properties. Nanoparticles partially replacing cement reduced slump in workability of fresh concrete. The compressive strength of mixtures, including nanoparticles was shown to be greater, achieving 94.5 MPa for the mixture consisting of 7.5 PbO2. In contrast, the mixture (5PbO₂-F) containing steel fibres achieved the highest values for splitting tensile, flexural strength, and modulus of elasticity (11.71, 15.97, and 42,840 MPa, respectively). High-strength shielded concrete (7.5PbO2) showed the best radiation protection. It also showed the minimum concrete thickness required to prevent the transmission of radiation.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권4호
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• pp.541-552
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• 2019

Construction development and greenhouse gas emissions have globally required a strategic management to take some steps to stain and maintain the environment. Nowadays, recycled aggregates, in particular ceramic waste, have been widely used in concrete structures due to the economic and environmentally friendly solution, requiring the knowledge of recycled concrete. Also, one of the materials used as a substitute for concrete cement is wollastonite mineral to decrease carbon dioxide (CO2) from the cement production process by reducing the concrete consumption in concrete. The purpose of this study is to investigate the effect of wollastonite on the mechanical properties and durability of conventional composite concrete, containing recycled aggregates such as compressive strength, tensile strength (Brazilian test), and durability to acidic environment. On the other hand, in order to determine the strength and durability of the concrete, 5 mixing designs including different wollastonite values and recovered aggregates including constant values have been compared to the water - cement ratio (w/c) constant in all designs. The experimental results have shown that design 5 (containing 40% wollastonite) shows only 6.1% decrease in compressive strength and 4.9% decrease in tensile strength compared to the control plane. Consequently, the use of wollastonite powder to the manufacturing of conventional structural concrete containing recycled ceramic aggregates, in addition to improving some of the properties of concrete are environmentally friendly solutions, providing natural recycling of materials.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권10호
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• pp.5-13
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• 2014

본 연구에서는 철도노반에서의 동결융해로 인한 피해를 줄이고자 뛰어난 단열효과와 강도를 가진 XPS(eXtruded PolyStyrene)와 PE골재(polyethylene aggregates)를 사용하여 동상을 억제하는 방법을 연구하고자 대형동토실에서 모형시험을 수행하였다. 이를 위해 노반과 PE골재의 혼입비율을 변화시켜 건조밀도와 함수비, 온도에 따른 열전도율을 측정하였다. 시험결과 노반에 혼입된 PE골재 비율에 비례하여 단열효과가 증가하였지만, 간극의 함수비와 온도변화에 민감하였다. 또한 철도노반을 모사한 모형시험에서 각 단열재의 두께와 설치순서를 다르게 한 후 단열효과를 비교 결과, XPS의 단열효과가 우수한 것으로 나타났으며 XPS판자가 상부, PE골재가 하부에 설치될 때 그 반대의 경우보다 단열효과가 뛰어난 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.275-281
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• 2017

본 연구에서는 플라이애시(FA)의 정제가 시멘트 모르타르의 제반 품질에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 플라이애시는 원분플라이애시, 정제플라이애시, 리젝트애시 및 이들의 조합으로 5수준으로 선정하였고, 모르타르 배합비는 1: 1, 1 : 3 및 1 : 5의 3수준으로 계획하였다. 본 연구의 실험결과로 먼저 플로는 모든 배합비에서 원분인 Ra 사용시 Rf 보다 낮은 유동성을 나타내었다. 또한 Rj의 경우는 낮은 유동성을 보일 것으로 예상하였으나, Rf와 동등하거나 그 이상의 유동성을 나타내었다. 공기량의 경우 Rf와 Rj를 제외한 모든 배합이 목표 범위에 만족하지 못하였다. Ra를 사용한 배합의 경우 정제과정을 거친 Rf보다 약 41% 낮은 공기량을 나타내었으며, Rj의 경우 모르타르 내부 다공질의 이물질 등으로 인해 Rf 보다 약 19% 높은 공기량을 나타내었다. 압축강도의 경우 초기 3, 7일에서는 Plain인 OPC에 비해 낮은 압축강도를 나타내었으나, 28일 이후에는 양호한 품질인 Rf의 포졸란 반응으로 인해 여타의 FA 보다 높은 강도를 발휘하였으며, 배합비 1 : 1 및 1 : 3에서는 OPC보다 높은 강도를 확보할 수 있음을 확인하였다. 내동해성으로 정제되지 않은 FA를 사용한 경우 공기량 감소로 인해 내동해성에 취약한 것으로 분석되었다. 따라서 정제과정을 거친 양질의 FA 사용은 콘크리트의 경제적인 배합과 구조물의 안정성에도 긍정적인 기여를 할 것으로 판단되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.335-343
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• 2010

콘크리트 내부의 철근부식은 구조물의 안전성에 큰 영향을 주므로, 목표 내구수명동안 구 조물의 성능을 확보하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구는 대도시나 지하구조물에서 중요하게 평가되는 탄산화에 대하여, 유전자 알고리즘을 적용한 콘크리트 배합기법에 대한 연구이다. 이를 위해, 배합인자에 따른 이산화탄소 확산계수를 문헌조사를 통하여 분석하였으며, 습도를 고려한 최적 함수식을 회귀분석을 통하여 도출하였다. 최적 함수식은 12개의 실험자료에 대하여, 물-시멘트비, 단위 시멘트량, 잔골재율, 단위 굵은골재량, 그리고 상대습도를 포함하도록 고려하였으며, 유전자 알고리즘을 통하여, 주어진 이산화탄소 확산계수에 대한 콘크리트 배합을 도출하였다. 3개의 배합에 대하여 검증한 결과, 10% 미만의 상대오차를 보이며 주어진 배합을 잘 추정하였다. 최종적으로 서로 다른 환경과 설계 제원을 가지는 콘크리트 구조물을 가정하여, 목표 확산계수와 단위 시멘트량을 계산하였으며, 이를 이용하여 배합을 추정하였다. 제안된 기법은 주어진 확산계수와 배합을 잘 추정하였으며, 다양한 배합인자 및 혼화재료가 고려된 실험 자료를 이용한다면 더욱 합리적인 배합 기법으로 발전할 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권6호
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• pp.36-42
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• 2010

건설 분야의 자원재활용 연구는 폐콘크리트의 순환골재화, 아스팔트의 재활용 등에 광범위하게 진행되어온 반면에, 폐식용유를 원료로 한 도로용 포장공법에 관한 연구는 전무한 설정이다. 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유를 재활용한다면, 폐기비용을 절감할 수 있음은 물론, 하천의 수질오염도 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 폐식용유를 회수하여 알키드 수지를 만들기 위해 에스테르반응을 시켜 제조된 유변성 알키드 수지에 규사를 혼입한 밀입도 투수콘크리트가 비차도용 도로 포장에 적용가능한지에 대한 역학적 특성(강도, 내수성, 화학저항성, 마모저항성, 동결융해저항성, 투수계수)을 평가하였다 실험결과 휨강도는 도로설계기준 4.5MPa에 1.6배의 결과를 보였으며, 내수성 및 화학저항성, 동결융해저항성은 재령 초기에 강도저하현상이 나타났으나, 재령이 증가함에 따라 큰 변화는 보이지 않았다. 그리고 양생온도는 수지의 유리전이온도 특성에 의해 고온에 비해 저온에서 강도증진현상을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 도로포장용으로 적용시에는 작업성, 강도 및 내구성 측면을 고려해서 유변성 알키드 수지의 혼입률이 규사 중량대비 10~12%가 적정한 것으로 나타났다

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.101-109
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• 2013

최근 전세계는 급격한 기후조건과 환경변화에 의해 냉난방 에너지 사용이 증가되고 있으며 이는 화석 연료 사용량 증가와 함께 $CO_2$ 배출량 상승, 지구 온난화 등 환경과 에너지에 대한 수많은 문제를 유발하고 있어 세계 각국은 온실가스 배출 및 에너지 소비 감소를 위한 대응책을 마련하고 있다. 우리나라 또한 정부의 '저탄소 녹색 성장' 및 '친환경 주택 건설기준 및 성능' 등의 정책을 선포하는 등 건물 부분에 있어 환경과 에너지 관리에 대한 노력을 하고 있다. 우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부문이 차지하는 비율은 약 25%에 달하며 다른 산업 분야에 비해 연간 에너지 소비 증가율이 높은 편이다. 건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 콘크리트 자체에서 단열성능을 확보할 수 있어야 하며 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 콘크리트의 단열성능을 확보하면서 구조용으로 사용이 가능한 콘크리트를 개발하기 위한 실험을 진행하였다. Test 1의 실험결과로써, Micro Foam Admixture (MFA)를 사용한 콘크리트는 슬럼프 경시변화가 개선되었으며, MFA의 혼입율을 증가할 경우 압축강도는 감소되고 열전도율은 증가되는 결과를 나타내었다. Test 2의 실험결과에서는 물시멘트비 변화시 물시멘트비 증가에 따라 압축강도는 감소하였고 열전도율은 증가하였다. 그러나 잔골재율 변화에 대한 물성 및 열적 특성은 큰 차이를 나타내지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.124-134
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• 2013

본 연구에서는 고유동성의 SBR 개질 시멘트 모르타르의 기초적 성능을 바탕으로 콘크리트의 보수용 재료에 매우 중요한 요구성능인 부착강도에 대한 피착체의 표면에 존재하는 표면수량의 영향을 검토하는 연구가 수행하였다. 고유동성 SBR 개질 시멘트 모르타르의 기초적인 성능을 토대로 부착강도, 잔갈림성, 재료분리 저항성이 좋은 시험체를 선택하였다. 시험체는 C:F=1:1인 경우 P/C=20%, 30%의 시험체 2개, C:F=1:3인 경우 P/C=50%의 시험체 1개, 총 3개가 선택되었으며 이 3개의 배합에 대하여 피착체의 표면수량에 따른 고유동성 SBR 개질 시멘트 모르타르의 특성을 파악하였다. 표면수는 콘크리트 피착면의 단위 면적 ($cm^2$) 당 각각 0, 0.006, 0.012, 0.017, 0.024 g이 균등하게 살포되었으며, 이에 따른 연도변화, 플로우값, 부착강도, 부착파괴형상, 내균열성 및 재료분리여부를 파악하였다. 본 연구를 통해 콘크리트 피착체에 살포된 표면수는 고유동성 SBR 개질 시멘트 모르타르의 부착강도를 증진하는 효과가 있다는 결론을 얻었다.