• KCI Concrete Journal
• /
• 제14권2호
• /
• pp.76-80
• /
• 2002

The role of high volume Class F fly ash in reducing expansion due to Alkali-Silica Reaction (ASR) was investigated. A series of modified ASTM C 1260 tests were performed under three different levels of NaOH normality, extending the test period to 28 days, using high- or low alkali cement, and Class F fly ash up to 58 ％ by mass of cement. A reactive siliceous fine aggregate was used. The test results confirm that HVFA replacement in a cementitious system significantly helps in controlling expansion caused by ASR.

• International Journal of Railway
• /
• 제8권2호
• /
• pp.42-45
• /
• 2015

Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction in concrete that alkalis in cement react with reactive silica in aggregate in the presence of water. When ASR takes place, it produces gels that absorb water and expand. Swelling of ASR gels can damage concrete and cause cracking and volume expansion in concrete structure. In this paper, mechanical consequences of ASR on concrete are simulated by a finite element (FE) analysis. An FE model of concrete is built. The evolution of concrete mechanical properties subjected to ASR is achieved by FE analyses. The constitutive model of concrete is attained via the FE analysis. A case study is used to demonstrate the proposed method. The simulated results using the proposed model are in good agreement with the observations of concrete with ASR reported in the literature. The results can be used for a basic research to enhance durability of concrete slab tracks and concrete railway sleepers.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
• /
• pp.185-188
• /
• 2004

The effect of fly ash to prevent detrimental expansion due to alkali -silica reaction was investigated through the ASTM C 1260 method that is one of the most commonly used method because results can be obtained within about 16 days. Reactive aggregate used is a netamorphic rock and sedimentary rock. The replacement proportions of portland cement by fly ash were respectively 0, 5, 10, 15, 25 and 35 percent. Expansion of mortar bars due to alkali-silica reaction decreased with the increase of fly ash content. The results show that the expansion due to alkali-silica reaction is dramatically reduced in the presence of high volume fly ash. When the fly ash content examine from all angles (strength and a flow), the replacement proportions of fly ash is about $25\%$ in order to control on expansion.

• 지질공학
• /
• 제12권1호
• /
• pp.95-109
• /
• 2002

새로이 형성되는 이차광물들이 콘크리트의 조기 성능 저하 (열화)에 미치는 영향은 현재까지 명확히 규명되지 않고 있다. 이들 광물들은 시멘트 페이스트와 골재간의 화학적 반응의 결과로 시멘트 페이스트 내에 형성된다. 조기 성능 저하 현상을 보이는 미국 아이오와주의 콘크리트 포장의 고속도로들로부터 채취된 시료들 내의 골재와 시멘트 페이스트에서의 화학적 광물학적 변화를 규명하기 위하여 암석학적 관찰과 SEM/EDAX 분석을 실시하였다. 이러한 분석에 의거 성능 저하에 연관된 이차광물의 형성과 팽창 메카니즘에 대하여 연구하였다. 브루사이트(Brucite, Mg(OH)2)는 골재의 탈백운석화(dedolomitization) 반응의 결과로 시멘트 페이트스 내에 생성되는 잠재적인 팽창성 광물이다. 시멘트 페이스트의 균열현상은 이들 광물과 공간적인 연관성을 보여주지는 않으나, 대부분이 극 미세입자의 크기로 조기 성능 저하 현상을 나타내는 콘크리트의 시멘트 페이스트 내에 광범위하게 산재되어 나타난다. 무수한 미세공간들에서의 이들 광물 성장에 의한 팽창성 응력은 콘크리트내부의 약한 부분에서 균열로 나타난다. 에트린자이트(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)는 많은 작은 공극들을 완전히 채우고 있으며, 큰 공극들의 가장자리에 테두리와 같은 형태로 나타난다. 미세한 에트린자이트가 많은 콘크리트 시료들의 시멘트 페이스트에 산재해서 나타나기도 한다. 조기 성능 저하의 원인이 되는 시멘트 페이스트의 심한 균열이 에트린자이트와 공간적으로 연관되어 나타나는데, 이러한 사실은 에트린자이트가 콘크리트의 성능 저하에 기여한다는 것을 지시한다. 황철석 (FeS2)이 일반적으로 골재 내에 산재하는데, 이 광물의 산화작용의 산물이 많은 콘크리트 시료들에서 관찰된다. 이런 황철석의 산화작용은 에트린자이트를 형성하기 위한 황산염을 공급하게된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.531-537
• /
• 2009

이 연구에서는 알칼리-실리카 반응성을 평가하는데 적용되는 ASTM C 227과 ASTM C 1260 모르타르 봉 시험법으로 쇄석골재의 반응성을 평가하고, 제작된 모르타르를 3년간 일반 환경에 노출시킨 뒤, 알칼리-실리카 반응으 로 인해 생성될 수 있는 반응생성물 확인과 화학분석을 위해 SEM과 EPMA 분석을 실시하였다. 이 연구에서는 SEM의 secondary electron image(SEI)와 EPMA의 backscattered electron image(BSEI)를 이용하였다. 이 연구에 사용된 쇄석골재 는 ASTM C 227에 의해서는 2년간 뚜렷한 팽창을 나타내지 않았지만, KOH 용액을 이용한 반응촉진법에 의해서는 유 해 가능성이 있는 것으로 나타났다. 모르타르 봉 시험 시행 후, SEM SEI 분석 결과, ASTM C 227에 의해 제작된 모 르타르 봉에서는 골재 입자와 시멘트페이스트 사이에 알칼리-실리카 반응에 의한 흔적이나 pore 내에서 반응생성물이 확인되지 않았다. 하지만 ASTM C 1260에 의한 모르타르 봉에서는 알칼리-실리카 반응의 전형적인 반응생성물로 알려 진 꽃잎형(rosette morphology)의 알칼리-실리카 겔(gel)이 확인되었다. EPMA 분석 결과, ASTM C 227에 의한 모르타르 봉에서도 골재 입자 표면에 부분적으로 미세하게 Al-ASR gel이 확인됨에 따라 ASTM C 227에 의해 2년간 무해한 팽 창을 나타내었던 모르타르 봉에서도 알칼리-실리카 반응이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 반응성 촉진 시험 후의 모르 타르의 EPMA 분석 결과에서는 골재 입자에 발생된 균열 내부뿐만 아니라 pore 내부에 알칼리-실리카 겔이 축적되어 있는 것으로 나타났으며, 또한 pore 내에서 확인된 겔이 골재 입자 내부에 생성된 겔에 비해 Ca 함량이 더 풍부한 것 으로 나타났다. 국내에서 생산되는 쇄석골재 사용으로 인하여 구조물 내부에 발생한 변화를 미세구조를 통해 확인한 결 과, 알칼리-실리카 반응에 의한 구조물 열화를 알 수 있었다. 따라서, 국내 쇄석골재 사용량 증가에 따라 새로운 건설에 있어서 알칼리-실리카 반응 방지를 위한 고려가 있어야 할 것으로 판단된다.

• The Korean Journal of Ecology
• /
• 제28권4호
• /
• pp.181-188
• /
• 2005

Methods used to study carbon sequestration by soil aggregates have often excluded the concentric spatial variability and other dynamic processes that contribute to resource accessibility and solute transport within aggregates. We investigated the spatial gradients of carbon (C) and nitrogen (N) from the exterior to interior layers within macroaggregates, $6.3\sim9.5$ mm, sampled from conventional tillage (CT) and no tillage (NT) sites of a Hoytville silt clay loam. Spatial gradients in C accumulation within macroaggregates were related to the differences in C dynamics by determining the sizes and the turnover rates of fast C and slow C pools in the concentric layers of aggregates. Aggregate exteriors contained more labile C and were characterized by greater C mineralization rates than their interiors in both management systems. In contrast, C in the interior layers of aggregates was more resistant in both systems. These results indicated the spatial differentiation of C dynamics within macroaggregates, i.e., exterior layers as a reactive site and interior layers as a protective site. Greater total C distribution in the exterior layers of NT aggregates indicated more influx of C from the macropores in interaggregate space than C. mineralization (net gain of C), whereas lower C distribution within the exterior layers of CT aggregates indicated net loss of C by greater C mineralization than C influx. We found total C increased approximately 1.6-fold by the conversion of CT soils to NT management systems for a period of 36 years. Differences in total accumulation and the spatial distribution of C within aggregates affected by management were attributed to the differences in aggregate stability and pore networks controlling the spatial heterogeneities of resource availability and microbial activity within aggregates.

• 자원환경지질
• /
• 제30권2호
• /
• pp.175-183
• /
• 1997

The concrete structure can be easily damaged due to alkali-aggregates reaction. There are several methods to identify alkali reactivity of aggregates. The most reliable method is mortar-bar test, but it takes 3 to 12 months for whole test. The authors applied "rapid method" which takes only 7 days for this test. The result of this rapid method follows; expansion ratio of mortar bar for natural aggregates taken at the Youngsan River ranges from 0.197 to 0.489%, but that from Changseong Lake has low expansion ratio of 0.147%, which is below the limit of allowance, 0.168%. Those from the Seomjin River range from 0.173 to 0.22%, and those from the Keum River range from 0.078% to 0.111%. In the case of higher expansion ratio than 0.168%, aggregates must be used with cement containing low alkali content or adding material consuming the alkali content of cement, for example, fly ash and silica fume, etc.. Most of natural aggregates in Cheolla area have no problem in physical properties, particularly the abrasion ratio is below 40%, the limit of allowance. The natural aggregate from Cheolla area consists mostly of gneiss, granite and volcanic rocks. The major alkali reactive materials are quartz mineral with undulatory extinction in gneiss and granite, and amorphous silica in volcanic rocks. Even if a certain aggregate consists of the same kind of rocks and has similar rock composition each other, content of alkali reactivity material can be various, because rock formation is locally different according to temperature and pressure. Therefore every rock type must be physically and chemically identified before using for aggregates.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제13권6호통권58호
• /
• pp.135-147
• /
• 2009

본 논문에서는 저열포틀랜드 시멘트와 steel aggregates인 Ferro-Silicon, 실리카흄, 충전재로서 미세 석영과 고강도화에 따른 취성파괴 문제를 개선하기위해 강섬유를 사용하여 압축강도 400MPa이상의 초고강도 분체 콘크리트를 개발 하고자 하였다. 콘크리트의 초고강도화의 영향을 고려하여 물-시멘트비 저감이 가능한 저열포틀랜드 시멘트와 비교대상으로 보통포틀랜드 시멘트를 사용하고, 골재 대체 재료로 Ferro Silicon을 각각의 배합비, 양생조건을 달리하여 압축강도를 비교분석 하였다. 초고강도 콘크리트는 보통콘크리트와 달리 사용재료의 영향이 대단히 중요하며, SEM 촬영결과 Type III, Type IV의 C-S-H수화물이 비교적 많이 생성되었고, 고온고압양생으로 토버모라이트와 조놀라이트가 생성된것을 확인 하였다. 또한 골재의 세립화, 분체의 치밀충전화 및 반응성 재료의 사용으로 인해 페이스트가 고강도화 되고, 강섬유를 사용하여 인성을 보강하므로써, 28일 압축강도 420Mpa의 초고강도 분체콘크리트를 성공적으로 개발 하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.49-55
• /
• 2011

국내에서는 알칼리-실리카 반응에 의한 피해사례가 거의 보고된 바 없었고, 골재의 품질도 양호한 것으로 알려져서 알칼리-실리카 반응에 대하여 안전하다고 평가되었다. 그러나 최근 국내 일부 고속도로 콘크리트 포장구간에서 알칼리-실리카 반응에 의한 피해 사례가 보고되어 알칼리-실리카 반응에 대한 대책과 억제방안이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 이 논문에서는 국내 콘크리트용 굵은골재를 대상으로 ASTM C 1260 촉진 모르타르 봉 시험방법을 이용하여 광물성 혼화재인 플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸의 종류 및 혼입률에 따른 알칼리-실리카 반응성을 평가하고자 하였다. 혼화재 무첨가의 경우 재령 14일에 실트암과 이암은 'potentially deleterious expansion'으로, 규장질유리질 응회암과 안산암-1은 'innocuous and deleterious'로 판정되었다. 플라이애쉬 10, 20, 30% 혼입의 경우 플라이애쉬 10%를 혼입한 이암을 제외한 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'로 판정되었으며, 고로슬래그 미분말 30, 40, 50% 혼입의 경우에는 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'으로, 실리카퓸 5, 7.5, 10%를 혼입한 경우에도 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'로 판정되어 광물성 혼화재의 알칼리-실리카 반응 억제 효과를 확인하였다. 따라서 현장여건에 따라 선택적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
• /
• 제18권1E호
• /
• pp.63-70
• /
• 2006

This study tested the alkali-silica reactivity of various types of crushed stones, following the specifications of ASTM C 227 and C 1260, and the results obtained from the tests were compared. This study also analyzed the effects of particle size and grading of reactive aggregate based on the expansion of mortar-bar due to an alkali-silica. The effect of mineral admixtures to reduce the detrimental expansion caused by the alkali-silica reaction was investigated based on the method specified by ASTM C 1260. The mineral admixtures used in this study were fly ash, silica fume, metakaolin and ground granulated blast furnace slag. The replacement ratios of 0, 5, 10, 15, 25 and 35% were uniformly applied to all the mineral admixtures, and the replacement ratios of 45 and 55% were additionally applied for the admixtures that could sustain the workability at these ratios. The results indicate that replacement ratios of 25% for fly ash, 10% for silica fume, 25% for metakaolin and 35% for ground granulated blast furnace slag were the most effective in reducing the expansion due to the alkali-silica reaction under the experimental conditions of this study.