• Advances in concrete construction
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• 제11권5호
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• pp.419-428
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• 2021

The pH of cement-based materials (CBMs) is an important factor for their durability, sustainability, and long service life. Currently, the use of supplementary cementitious materials (SCMs) is becoming mandatory due to economic, environmental, and sustainable issues. There is a decreasing trend in pH of CBMs due to incorporation of SCMs. The determination of numerical values of pH is very important for various low and high volume SCMs blended cement mortars for the better understanding of different defects and durability issues during their service life. In addition, the effect of cement hydration and pozzolanic reaction of SCMs on the pH should be determined at initial and later ages. In this study, the effect of low and high-volume fly ash (FA) and ground granulated ballast furnace slag (GGBFS) cement mortars in different curing conditions on their pH values has been determined. Thermal gravimetric analysis (TGA) was carried out to support the findings from pH measurements. In addition, thermal conductivity (k-value) and strength activity indices of these cement mortars were discussed. The results showed that pH values of all blended cement mortars were less than ordinary Portland cement (OPC) mortar in all curing conditions used. There was a decreasing tendency in pH of all mortars with passage of time. In addition, the pH of cement mortars was not only dependent on the quantity of Ca(OH)₂. The effect of adding SCMs on the pH value of cement mortar should be monitored and measured for both short and long terms.

• Computers and Concrete
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• 제19권3호
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• pp.275-282
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• 2017

The aim of this study is to build Machine Learning models to evaluate the effect of blast furnace slag (BFS) and waste tire rubber powder (WTRP) on the compressive strength of cement mortars. In order to develop these models, 12 different mixes with 288 specimens of the 2, 7, 28, and 90 days compressive strength experimental results of cement mortars containing BFS, WTRP and BFS+WTRP were used in training and testing by Random Forest, Ada Boost, SVM and Bayes classifier machine learning models, which implement standard cement tests. The machine learning models were trained with 288 data that acquired from experimental results. The models had four input parameters that cover the amount of Portland cement, BFS, WTRP and sample ages. Furthermore, it had one output parameter which is compressive strength of cement mortars. Experimental observations from compressive strength tests were compared with predictions of machine learning methods. In order to do predictive experimentation, we exploit R programming language and corresponding packages. During experimentation on the dataset, Random Forest, Ada Boost and SVM models have produced notable good outputs with higher coefficients of determination of R2, RMS and MAPE. Among the machine learning algorithms, Ada Boost presented the best R2, RMS and MAPE values, which are 0.9831, 5.2425 and 0.1105, respectively. As a result, in the model, the testing results indicated that experimental data can be estimated to a notable close extent by the model.

• Corrosion Science and Technology
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• 제8권5호
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• pp.171-176
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• 2009

The chloride threshold level (CTL) in mixed concrete containing, ordinary Portland cement (OPC), pulverized fuel ash (PFA) ground granulated blast furnace slag (GGBS), and silica fume (SF) is important for study on corrosion of reinforced concrete structures. The CTL is defined as a critical content of chloride at the steel depth of the steel which causes the breakdown of the passive film. The criterion of the CTL represented by total chloride content has been used due to convenience and practicality. In order to demonstrate a relationship between the CTL by total chloride content and the CTL by free chloride content, corrosion test and chloride binding capacity test were carried out. In corrosion test, Mortar specimens were cast using OPC, PFA, GGBS and SF, chlorides were admixed ranging 0.0, 0.2, 0.4, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binder. All specimens were cured 28 days, and then the corrosion rate was measured by the Tafel's extrapolation method. In chloride binding capacity, paste specimens were casting using OPC, PFA, GGBS and SF, chlorides were admixed ranging 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binders. At 28days, solution mixed with the powder of ground specimens was used to measure binding capacity. All specimens of both experiments were wrapped in polythene film to avoid leaching out of chloride and hydroxyl ions. As a result, the CTL by total chloride content ranged from 0.36-1.44% by weight of binders and the CTL by free chloride content ranged from 0.14-0.96%. Accordingly, the difference was ranging, from 0.22 to 0.48% by weight of binder. The order of difference for binder is OPC > 10% SF > 30% PFA > 60% GGBS.

• Advances in concrete construction
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• 제15권3호
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• pp.191-202
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• 2023

Palm oil fuel ash (POFA) is a newly emerging pozzolanic material having high amount of silica content. Various forms of POFA were used in cement-based materials (CBMs) in replacement of cement in different dosages of low and high volume. Although, there are many researches on POFA to be used in concrete and mortar, however, this material was not practically used in the construction industry. Engineers and designers need to be confident to use any new developed materials by knowing all engineering properties at short and long terms. As durability concern, concrete pH value is one of the most important properties. Portland cement produces are alkaline initially, however, it may be reduced due to aging and its components. It is believed that by incorporation of supplementary cementitious materials in CBMs the pH value reduces due to utilization of Ca(OH)₂ in pozzolanic reaction. This study is the first attempts to understand the pH value of mortars containing up to 30% POFA under different curing conditions and its changes with time. The results were also compared with the pH of ground granulated ballast furnace slag (GGBFS) and fly ash (FA) content mortars. In addition, the compressive strength of different mortars under different curing conditions were also studied. The results showed that the pH value of control mix (without cementitious materials) was more than all the blended cement mortars indifferent curing conditions at the same ages. However, there was a reducing trend in the pH value of all mortar mixes containing POFA.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.127-136
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• 2015

본 연구는 고강도 고함량 고로슬래그 콘크리트의 특성에 미치는 석회석 미분말과 실리카퓸의 영향을 검토하기 위해 50%에서 최대 80%까지 고로슬래그를 다량 혼합하고, 석회석 미분말을 최대 20%, 실리카퓸을 최대 10%까지 혼합한 물-결합재비 20%의 고강도 시멘트 모르터의 유동성, 강도발현, 수화 및 포졸란 반응 특성, 공극율 및 공극 크기 분포 등을 분석하였다. 실험결과에 따르면 고함량 고로슬래그 배합은 포틀랜드 시멘트 배합에 비해 고로슬래그의 낮은 표면 마찰로 유동성이 크게 향상되고, 시멘트 수화에 필요한 자유수가 많아져 수화반응이 촉진되면서 초기강도가 증가하나, 너무 낮은 물-결합재비와 단위시멘트량으로 인해 수산화칼슘의 생성량이 부족하여 포졸란 반응이 충분히 활성화되지 못함에 따라 장기강도 발현이 억제된다. 석회석 미분말은 유동성에는 큰 영향을 주지 않고, 역시 시멘트의 초기 수화를 촉진하는 것으로 나타났으나, 수화를 가속하는 효과는 고로슬래그보다 높지 않고, 고로슬래그와 달리 수경성이 없기 때문에 오히려 석회석 미분말의 치환율이 높아질수록 압축강도가 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 고분말의 고로슬래그를 사용하거나, 또는 실리카퓸으로 고로슬래그를 치환하는 경우 시멘트 수화에 필요한 자유수를 더 많이 흡착함으로써 유동성과 강도를 저하시키는 것으로 나타났다. 또한 고로슬래그를 사용한 배합의 공극율이 보통 포틀랜드 시멘트 배합보다 낮게 나타났으나, 석회석 미분말은 공극율에 뚜렷한 영향을 나타내지 않았고 실리카퓸은 낮은 시멘트 수화도로 인해 공극율을 오히려 증가시키는 것으로 나타났다. 반면 공극 크기 분포에 있어서는 고로슬래그와 실리카퓸를 혼합한 경우 미세공극이 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.245-253
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• 2009

콘크리트 내 철근부식상에 있어 염화물이온의 중요성은 임계염화물농도 (CTL)로서 나타내어진다. CTL은 철근을 둘러싼 부동태피막의 파괴를 유지하게끔 하는데 필요한 염화물량으로 정의되며 염화물량이 CTL에 도달할 경우 철근의 부식은 시작된다. CTL의 중요성에도 불구하고 기존의 콘크리트 구조물의 내구수명 예측을 위한 염화물량은 1 $m^3$의 단위체적당 1.2 kg 혹은 시멘트 중량당 0.4%로서 제시되고 있으며 이는 염해부식환경하의 다양한 환경 인자에 따른 한계치 설정에 대한 불확실성을 고려하지 않은 값이라 할 수 있다. 본 논문에서는 부식개시의 지표로서 결합재의 특성에 따른 부식저항성 및 부식진전에 따른 비율에 대하여 실험연구를 수행하였다. 실험시편으로는 직경 10 mm의 원형 철근을 모르타르 내 몰드에 삽입하여 OPC와 40%OPC+60%GGBS, 70%OPC+30%PFA 및 90%OPC+10%의 SF을 치환한 시편에 대하여 W/C=0.4의 조건으로서 실험을 수행하였다. 각 시편에는 다시 10단계 (0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binder)의 내재염분 농도조건을 부여하여 부식전류를 측정하였다. 시편은 28일 양생을 하였으며 수분손실 및 염분손실을 방지하고자 폴리에틸렌 필름을 이용한 도포양생을 수행하였다. 선형분극저항 측정법에 의한 실험결과로서 각 결합재 치환률에 따른 부식임계치가 결정되었다. 또한 OPC, 60%GGBS, 30%PFA 및 10%SF의 혼입치환률을 적용한 시멘트 모르타르의 CTL 값은 시멘트 중량당 1.6%, 0.45%, 0.8% 및 2.15%의 총염화물 농도로 나타나고 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.619-626
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• 2008

환경문제에 대한 높은 관심으로 친환경 콘크리트의 개발을 위해 많은 연구가 수행되어지고 있으며, 특히 콘크리트 배합 시 시멘트 사용량을 줄이기 위한 노력이 계속되고 있다. 시멘트 사용량을 줄이기 위한 방법으로 고로슬래그, 플라이애쉬, 메타카올린 등 포졸란반응재료들이 혼화재료로 많이 사용되고 있다. 우리나라 전역에 널리 매장되어 있는 황토는 친환경 재료로서 황토를 활성화시킨 활성황토는 포졸란반응을 하는 메타카올린계의 일종으로 콘크리트의 혼화재료로 활용성이 증가하고 있다. 또한 재생 PET섬유는 폐 PET병을 재활용하여 만든 친환경재료로서 콘크리트에 혼입되어 미세균열을 제어하는 역할을 한다. 하지만 보강섬유를 혼입한 콘크리트에 대한 연구는 아직도 미비한 실정이고 활성황토를 혼화재로 사용한 철근 황토 콘크리트의 경우 활성황토 혼화재의 포졸란반응과 보강섬유의 보강 효과가 복합적으로 나타날 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 에너지 절약 차원에서의 친환경 재료인 활성황토와 재생 PET 섬유를 혼입한 철근콘크리트 보의 거동 특성을 확인하기 위하여 재생 PET섬유를 혼입한 철근 황토콘크리트 보 시험체를 제작하여 휨 거동을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.37-46
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• 2024

본 연구에서는 충격반향법(IE)을 활용하여 철근 부식 진전에 따른 콘크리트 손상 상태를 모니터링하였다. 길이 1500 mm, 폭 400 mm, 두께 200 mm를 갖는 세 개의 철근 콘크리트 시험체를 제작하였다. 각 시험체는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 미분말, 플라이 애쉬를 혼합한 세 가지 콘크리트 배합을 활용하여 제작하여, 결합재 특성에 따른 손상특성을 관찰하였다. 콘크리트 내 철근 부식은 3% NaCl 용액에서 35일 주기의 습윤 및 건조 포화 과정을 거친 후 0.5 A 전류를 인가하여 가속화되었다. 전류인가 전 습윤-건조반복(철근부식 환경조성 또는 잠재기)단계에서 수집된 초기 IE 데이터는 건조상태가 IE 신호에 미치는 영향이 크기 않음을 보여주었다. 전류를 인가한 후에는 인가 시간 증가에 따라 IE 탁월주파수와 콘크리트 P파속도의 점진적인 감소 특성을 관찰할 수 있었다. 이러한 실험결과는 IE 데이터 모니터링으로 철근 부식으로 인한 콘크리트의 점진적 손상의 주요 특성(내부 손상 개시 및 전파 속도 등)을 포착할 수 있음을 보여준다. 따라서, 철근 부식에 따른 콘크리트의 점진적 손상의 평가 및 예측에 IE 모니터링이 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.287-294
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• 2019

고로슬래그 미분말은 뛰어난 염해 저항성 및 내화학성을 가지고 있어 콘크리트에 널리 쓰여왔으나, 고분말도에 따라 수화열과 건조 수축에 의한 균열이 보고되고 있다. 국제 표준에서는 콘크리트에 저분말도 고로슬래그 미분말의 폭 넓은 상용화 및 균열 저감을 위하여 3,000급 저분말도 고로슬래그 미분말이 포함되어 있다. 본 연구에서는 저분말도 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트(50%의 물-결합재비와 3,000급 고로슬래그 미분말을 60% 치환)와 삼성분계 콘크리트(50% 물-결합재비와 4,000급 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 총 60% 치환)가 고려되었다. 저분말도 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트와 삼성분계 콘크리트의 강도 차이는 재령 3일차에서 재령 91일차까지 확연한 차이는 없었으며 우수한 염해와 탄산화 저항성을 나타내었다. 또한 적절한 공기량을 함유하여 두 배합 모두 90.0 이상의 높은 내구성 지수를 나타내었다. 배합개선을 통하여 저분말도 GGBFS 콘크리트의 초기강도 개선한다면 낮은 수화열 및 고내구성을 가진 매스 콘크리트를 제조할 수 있으리라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.299-308
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• 2016

본 연구에서는 플라이애시와 고로슬래그시멘트를 혼합한 결합재에 알칼리 활성화제와 해수 및 증류수를 사용하여 제작한 경화된 시편에 대해 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시와 고로슬래그시멘트의 결합재 혼합 중량비는 6:4, 7:3 및 8:2로 하였으며, 수산화나트륨과 규산나트륨을 결합재의 각각 5wt%로 하여 활성화제로 사용하였다. 재령 3, 7 및 28일에 대해 압축강도 및 흡수율을 측정하였으며, 재령 28일에 XRD, TGA 및 MIP 시험을 실시하였다. 배합수의 종류와 관계없이, 알칼리 활성화된 결합재는 고로슬래그시멘트 혼합비가 증가할수록 ettringite 및 C-S-H의 생성량이 많아졌으며, 또한 50 nm 보다 큰 공극들이 줄어듦에 따라 압축강도가 높아지는 결과를 보여주었다. 본 연구의 모든 배합에 대해서 공통적으로 확인된 반응생성물로는 C-S-H, $Ca(OH)_2$ 및 calcite인 것으로 나타났다. 해수를 사용한 시편들과 증류수를 사용한 시편들 내에 생성된 주요 반응생성물의 차이는 hydrocalumite인 것으로 나타났다. 각각의 결합재 혼합 중량비에 대해서 증류수 및 해수 사용에 따른 시편들의 압축강도에서는 배합수로 해수가 사용되더라도 증류수가 사용된 시편과 대체적으로 유사한 강도발현을 나타내었으며, 또한 재령에 따른 강도증진율이 증류수가 사용된 시편보다 뛰어난 경우도 확인되었다. 배합수로서의 해수 사용은 해수에 함유되어 있는 염화 이온(Cl-)이 결합되면서 생성된 hydrocalumite가 공극을 매우면서 시편 내의 총공극용적을 감소시키는 것으로 나타났다.