• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.1-11
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• 2021

본 연구에서는 산업부산물인 고로슬래그와 순환유동층 보일러의 연소재를 주재료로 사용하여 시멘트와 유사한 경화반응을 유도하도록 개발된 친환경 지반안정재를 약액주입재로 사용하기 위한 실내시험과 시험시공에 관련된 연구가 진행되었다. 이를 위해 실내시험에서는 규산소다 및 실리카졸을 A액, 친환경 지반안정재(또는 OPC)를 B액으로 사용하여 시편을 제작하고, 실내시험을 실시하여 공학적·환경적 성능을 분석하였다. 그리고 실제 노후저수지에 시험시공을 실시하고, 현장에서의 투수시험, 전기비저항탐사를 실시하여 적용성을 분석하였다. 실내시험 결과, 친환경 지반안정재를 B액으로 사용한 약액주입재의 호모겔 압축강도는 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 약 2.88~3.23배 큰 값을 나타내었다. 또한 대부분의 중금속 용출량이 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 적고, 어독성 시험에서의 생존율도 100%로 나타났다. 따라서 실내시험 결과를 토대로 판단할 때 OPC에 비해 강도적, 환경적으로도 우수한 것으로 분석되었다. 노후 저수지에서의 시험시공 결과에서는 친환경 지반안정재를 약액주입재의 B액으로 사용하여 보강한 경우, 저수지 내부에서의 투수계수는 1/50 수준까지 감소하였다. 그리고 전기비저항 탐사결과 노후 저수지 내부의 전기비저항은 시간이 경과함에 따라 증가하여 포화대는 사라졌으며, 전반적으로 보강되는 것으로 분석되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.131-138
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• 2010

본 연구에서는 보통포틀랜드 시멘트(이하 OPC)제조과정의 분쇄공정 중 밀출구에서 배출되는 비교적 가격이 저렴하면서, 수화열면으로도 효과일 것으로 예상되는 입자분포를 갖는 시멘트(이하 CC)를 대상으로 플라이애시(이하 FA)와 고로슬래그 미분말(이하 BS)를 복합치환하는 3성분계 저발열 시멘트로의 개발 가능성을 검토하기 위하여 유동성, 강도, 간이단열온도 상승량 등 기초적인 특성에 대하여 분석하고자 한다. 실험결과로 유동성은 CC의 치환율이 증가함에 따라 저하하는 경향을 보였고, FA+BS의 치환율이 늘어남에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 공기량은 CC의 치환율이 증가함에 따라 미소하게 감소하는 경향을 나타냈고, FA+BS의 치환율이 증가함에 따라 감소하였다. 응결특성으로 CC 및 FA+BS의 치환율이 증가 할수록 응결 시간은 지연되었다. 간이 단열에 의한 온도 상승량은 전반적으로 CC 치환율이 증가할수록, FA+BS의 치환율이 증가할수록 피크온도는 감소하였고, 이후 온도저하가 완만해 지는 경향을 나타냈다. 압축강도는 CC 및 FA+BS 치환율이 증가할수록 저하하였는데, 재령이 경과함에 따라 장기강도는 Plain과 동등하거나 동등 이상의 강도를 발현 하였다. 종합적으로 CC에 FA+BS를 치환하였을 때 유동성 및 공기량은 저하하는 경향을 나타냈으나, 수화열 면에서 양호한 저감효과를 보여 3성분계 저발열 시멘트로의 개발이 가능성할 것으로 사료된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권1호
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• pp.59-65
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• 2016

이 연구에서는 중성(pH 6~7) 수준의 식생용 콘크리트 결합재를 개발하기 위해 알파형 반수석고 기반의 결합재들의 pH 값과 압축강도 발현을 평가하였다. 식생용 콘크리트를 위한 결합재의 경제성 및 강도발현을 고려하여, 알파형 반수석고는 GGBS, FA 및 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여 25% 및 50% 치환하였다. 알파형 반수석고를 100% 사용한 모르타르의 압축강도는 시멘트 100% 모르타르에 비해 약 57% 수준으로 있었다. GGBS 및 FA 치환율 증가와 함께 알파형 반수석고 기반 결합재의 압축강도는 감소하였지만 pH 값은 재령에 관계없이 6.5~7.5 수준으로 일정하게 있었다. GGBS 및 FA가 치환된 알파형 반수석고 결합재의 주요 수화생성물은 석고($CaSO_4$)이었으며, 수산화칼슘 [$Ca(OH)_2$]은 나타나지 않았다. 반면 시멘트가 치환된 알파형 반수석고의 pH 값은 $Ca(OH)_2$의 생성으로 인해 약 11.5 이상이었는데, 생성된 $Ca(OH)_2$ 양은 단위 시멘트 양의 약 10% 수준이었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.293-300
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• 2021

본 논문은 에너지를 실시간으로 저장할 수 있는 저장장치 중 열에너지 저장 콘크리트를 대상으로 재료의 미세구조와 물성(열전도도)의 상관관계를 분석하는 연구를 수행하였다. 에너지 저장 콘크리트의 열전도 성능을 증가시키기 위해 혼화재인 그라파이트(graphite)를 사용하였다. 그라파이트가 시멘트 질량의 10%와 15%를 치환한 시편과 일반 콘크리트(OPC) 시편을 제작하여 그라파이트의 혼입에 따른 미세구조 변화 및 열전도도의 영향을 마이크로 스케일에서 분석하였다. 마이크로-CT를 활용하여 OPC와 그라파이트를 사용한 콘크리트의 공극률을 비교하였으며, 확률함수를 사용하여 미세구조 특성을 정량화하였다. 미세구조 특성 차이가 열전도도에 미치는 영향을 확인하기 위해 3차원 가상 시편을 제작하여 열해석을 수행하였으며, 이를 열평판법을 사용하여 측정한 열전도도 실험 결과와 비교하였다. 열해석 수행 시 그라파이트 재료가 지닌 열전도도 성능을 반영하기 위하여 해석 결과와 실험 결과를 기반으로 고체상의 열전도도를 역해석을 통해 계산하였으며, 그라파이트가 시편의 열전도도에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 2023

산업부산물인 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 페로실리콘의 치환율을 3단계로 변화시켜 제조한 시멘트 경화체의 염화물침투저항성, 알칼리실리카 반응성에 대하여 평가하였다. 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능은 화학조성이 유사한 실리카흄과 비교하여 평가하였으며, 에너지 분산형 X선 분광법, 공극측정 및 X선 회절분석 등 기기분석을 통하여 페로실리콘 콘크리트의 미세 구조적 특성을 고찰하였다. 그 결과, 페로실리콘을 10 % 치환한 경우 OPC콘크리트보다 높은 강도발현 특성을 보인 반면 치환율이 20 %, 30 % 증가할수록 압축강도는 낮게 발현되었다. 그러나 염화물 침투저항성에 대한 결과는 치환율이 증가할수록 우수한 결과를 나타내었으며, 실리카흄을 사용한 경우에 비하여 페로실리콘을 사용한 콘크리트의 내구성은 약간 떨어지지만 OPC에 비해서는 우수한 결과를 나타내었다. 이는 페로실리콘의 실리카(SiO₂) 함량이 높아 더 많은 C-S-H 겔을 생성하여 더 밀실한 공극 구조를 만들었기 때문이라 생각된다. 길이변화시험을 통한 규산염 바인더에 대한 알칼리실리카반응의 위험성은 대부분 0.2 % 미만으로 나타났으며, 페로실리콘 및 실리카흄을 사용한 모르타르 모두 치환율이 증가할수록 알칼리실리카 반응에 대한 저항성은 우수한 것으로 나타났다. 따라서 고가의 실리카흄을 사용하는 대신 산업 폐기물을 재사용하면 제조 중 환경 부하를 줄이고 비용을 절약할 수 있을 것으로 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제10권4호
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• pp.527-537
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• 2016

This study evaluated the mechanical characteristics and durability of porous concrete produced with a cementless binder based on ground granulated blast furnace slag (BFS), fly ash (FA) and flue gas desulfurization gypsum (CP). As a result, the void ratio was increased slightly from the target void ratio, by 1.12-1.42 %. Through evaluating the compressive strength, it was found that the compressive strength of porous concrete with cementless binder decreased in comparison to the compressive strength of porous concrete with ordinary Portland cement (OPC), but the difference was insignificant, at 0.6-1.4 MPa. Through the freeze-thawing test to evaluate the durability, it was found that the relative dynamic elastic modulus of porous concrete with cementless binder decreased to 60 % or less at 80 cycles. The result of the chemical resistance test showed that the mass reduction rate was 12.3 % at 5 % HCl solution, and 12.7 % at 12.3 and 5 % $H_2SO_4$ solutions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권1호
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• pp.1-13
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• 2014

This paper reports an experimental study into the rheological behaviour of self consolidating concrete (SCC). The investigation aimed at quantifying the impact of the varying amounts of mineral admixtures on the rheology of SCC containing natural sand. Apart from the ordinary Portland cement (OPC), the cementitious materials such as fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and micro-silica (MS) in conjunction with the mineral admixtures were used in different percentages keeping the mix paste volume and flow of concrete constant at higher atmospheric tempterature ($30^{\circ}$ to $40^{\circ}C$). The rheological properties of SCC were investigated using an ICAR rheometer with a four-blade vane. The rheological properties of self-consolidating concrete (SCC) containing different mineral admixtures (MA) were investigated using an ICAR rheometer. The mineral admixtures were fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS), and micro silica (MS). The results obtained using traditional workability results are compared with those obtained using ICAR rheometer. The instrument ICAR (International Center for Aggregate Research) rheometer employed in the present study for evaluating the rhelogical behaviour of the SCC is found to detect systematic changes in workability, cementitious materials, successfully. It can be concluded that the rheology and the slump flow tests can be concurrently used for predicting the flow behaviours of SCC made with different cementitious materials.

• Advances in concrete construction
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• 제5권3호
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• pp.241-255
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• 2017

Concrete is known to be the most used construction material worldwide. The environmental and economic aspects of Ordinary Portland Cement (OPC) containing concrete have led research studies to investigate the possibility of incorporating supplementary cementitious materials (SCMs) in concrete. Metakaolin (MK) is one SCM with high pozzolanic reactivity generated throughout the thermal activation of high purity kaolinite clay at a temperature ranging from $500^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$. Although many studies have evaluated the effect of MK on mechanical properties of concrete and have reported positive effects, limited articles are considering the effect of MK on durability properties of concrete. Considering the lifetime assessment of concrete structures, the durability of concrete has become of particular interest recently. In the present work, the influences of MK on mechanical and durability properties of concrete mixtures are evaluated. Various experiments such as slump flow test, compressive strength, water permeability, freeze and thaw cycles, rapid chloride penetration and surface resistivity tests were carried out to determine mechanical and durability properties of concretes. Concretes made with the incorporation of MK revealed better mechanical and durability properties compared to control concretes due to combined pozzolanic reactivity and the filler effect of MK.

• Computers and Concrete
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• 제22권3호
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• pp.319-326
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• 2018

RC (Reinforced Concrete) members are always subjected to loading conditions and have construction joints when constructed on a big scale. Service life for RC structure exposed to chloride attack is usually estimated through chloride diffusion test in sound concrete, however the test is performed without consideration of effect of loading and joint. In the present work, chloride diffusion coefficient is measured in concrete cured for 1 year. In order to evaluate the effect of applied load, cold joint, and mineral admixtures, OPC (Ordinary Portland Cement) and 40%-replaced GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) concrete are prepared. The diffusion test is performed under loading conditions for concrete containing cold joint. Investigating the previous test results for 91 days-cured condition and the present work, changing diffusion coefficients with applied stress are normalized considering material type and cold joint. For evaluation of service life in RC continuous beam with 2 spans, non-linear analytical model is adopted, and service life in each location is evaluated considering the effects of applied stress, cold joint, and GGBFS. From the work, varying service life is simulated under various loading conditions, and the reduced results due to cold joint and tensile zone are quantitatively evaluated. The effect of various conditions on diffusion can provide more quantitative evaluation of chloride behavior and the related service life.

• Advances in materials Research
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• 제9권3호
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• pp.203-218
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• 2020

This research paper presents the outcomes in terms of mechanical and microstructural characteristics of binary and ternary concrete when exposed to elevated temperature. Three parameter were taken into account, (a) elevated temperature (i.e., 200, 400, 600 and 800℃) (b) binary concrete with cementitious material sugarcane bagasse ash (SCBA) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS) replacement percentage (i.e., 0, 15, 20, 25 and 30%) and (c) ternary concrete with cementitious material SCBA and GGBFS replacement percentage (i.e., 0, 15, 20, 25 and 30%). A total of 285 standard cube specimens (150 mm × 150 mm × 150 mm) containing Ordinary Portland Cement (OPC), SCBA, and GGBFS were made. These specimens then exposed to several elevated temperatures for 2 h, afterword is allowed to cool at room temperature. The following basic physical, mechanical, and microstructural characteristics were then determined and discussed. (a) mass loss ratio, (b) ultrasonic pulse velocity (UPV) (c) physical behavior, (d) compressive strength, and (e) field emission scanning electron microscope (FESEM). It was found that compressive strength increases up to 400℃; beyond this temperature, it decreases. UPV value and massloss decrease with increase in temperature as well as the change in color and crack were observed at a higher temperature.