• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.36-42
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• 2018

고로슬래그 미분말의 혼입은 염해에 노출된 콘크리트 구조물에 효과적인 염해 저항성을 나타내며 이로 인해 높은 내구수명을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 피복두께, 표면염화물량, 임계염화물량, 슬래그 치환율 등의 내구성 설계인자들을 고려하여 내구수명을 평가하였으며, 목표내구수명에 따른 최적의 슬래그 치환율을 도출하였다. 표면염화물량은 3.16~3.38배의 영향을, 피복두께는 3.02~3.34배의 영향을 나타내어 내구수명에 가장 영향을 많이 미치는 인자로 평가되었으며, 임계염화물량은 1.53~1.57배 수준으로 물-결합재 비에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 100년의 목표내구수명에 대해 표면염화물량이 $18.0kg/m^3$의 매우 혹독한 조건에서는 피복두께를 70mm 이상, 물-결합재 비를 0.37 수준으로 낮추어야 치환율 42% 이상이 요구되었으며, $13.0kg/m^3$에서는 35% 이상의 슬래그 치환율이 요구되었다. 합리적인 내구성 설계를 위해서는 명확한 환경조건의 설정과 임계염화물량이 정의되어야 하며, 국내의 임계염화물량 기준은 매우 엄격한 조건임을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.117-125
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• 2014

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)으로 활성화된 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(alkali-activated slag cement; AASC)의 기초 특성에 관한 실험에 관한 연구이다. 물-결합재 비(W/B)를 0.4와 0.5로 하였다. 그리고 활성화제의 농도를 2M과 4M을 사용하였다. 각 W/B 비에 대해 5가지의 배합을 고려하였다. N0는 KS L 5109의 방법이고 N1~N4는 배합시간, 배합 단계 그리고 잔골재의 투입시점을 다르게 변화시켰다. 시험결과 AASC의 플로우 값, 강도 그리고 건조수축은 잔골재의 투입시점에 영향을 받았다. 플로우 값은 잔골재의 투입시점이 늦춰짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 압축강도와 휨강도는 투입시점이 늦어짐에 따라 증가하였다. 더구나 XRD 분석은 이러한 결과들을 뒷받침하고 있었다. 건조수축은 잔골재의 투입시점이 늦어지면 증가하였다. 본 연구에 고려된 실험요인들을 통해 배합을 조절한다면 AASC의 특성을 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권6호
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• pp.507-515
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• 2018

본 연구의 목표는 숏크리트 타설시의 분진 발생 문제, 낮은 알칼리도의 유지를 통한 환경부하 감소 및 시멘트 광물계가 가지는 빠른 초기강도 발현의 특성을 동시에 가지는 슬러리형 급결제를 개발하고, 이를 활용하여 고성능 내염해성 숏크리트의 현장 타설에 적용하는 것이다. 본 연구에서는 물결합재비 0.44 및 0.338의 두 종류의 숏크리트 배합에 대하여 슬러리형 급결제를 현장 적용시켰으며, 현장에서 얻은 숏크리트 및 숏크리트용 베이스 콘크리트 시험체의 강도 및 내염해성을 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면, 슬러리형 급결제는 두 종류의 숏크리트 배합에 모두 성공적으로 적용 되었으며, 이를 이용하면 1일 강도 10MPa 28일 강도 40MPa급의 고성능 숏크리트의 제조가 가능한 것을 확인하였다. 물결합재 0.338의 숏크리트 배합에서, 고로슬래그 미분말의 활용시 1일강도는 물결합재비 0.44의 숏크리트 배합보다 다소 낮게 나타났으나, 28일 재령에서의 강도가 현저히 역전되었으며, 염해저항성이 크게 개선되는 것을 확인하여, 고로슬래그 미분말이 고성능 내염해성 숏크리트의 개발에 성공적으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.1-8
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• 2016

본 연구에서는 산업부산물인 TDFA를 혼입한 콘크리트에 대하여 초기재령의 공학적 특성을 분석하였다. 물-결합재비 0.5, FA 치환율 20%인 콘크리트를 대상으로 TDFA를 3~12%치환하여 경화 전 및 경화 후의 특성을 분석하였다. TDFA 혼입율 6% 이후의 배합에서는 작업성이 현저하게 감소하였고 공기량 확보가 어려웠으며, 이로 인해 감수제 및 공기연행제를 추가하여 작업성을 개선시켰다. TDFA 혼입율 6~12%까지는 콘크리트의 강도에 큰 영향은 없었으며, 탄산화저항성 및 염해저항성에서는 FA 20% 치환 배합보다 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 공기량이 부족한 TDFA 혼입율 6%배합에서는 동결융해 저항성이 크게 감소하였다. 공기량 및 작업성이 확보된다면 FA를 12%수준까지 TDFA로 치환해도 공학적인 성능을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.12-20
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• 2017

본 연구는 규산나트륨($Na_2SiO_3$)으로 활성화된 고유동 대량치환슬래그 시멘트의 기초특성에 관한 연구이다. 고로슬래그 미분말(GGBFS)은 보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 40%에서 80%까지 질량치환하고 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 2.5%와 5.0% 치환하였다. 규산나트륨($Na_2SiO_3$)은 전체 결합재(OPC+GGBFS+CSA) 질량의 2%와 4% 추가하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.35이다. 본 연구에서는 미니슬럼프, V-funnel, 응결시간, 압축강도와 건조수축을 측정하였다. 실험결과 유동화제 양, V-funnel, 응결시간과 건조수축은 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 압축강도는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 원인 중 하나는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 GGBFS의 활성화를 촉진하였기 때문이다. 최고의 성능을 나타낸 배합은 CSA 5.0% + $Na_2SiO_3$ 4%를 혼합한 시험체이다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.236-245
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• 2021

노출 환경 및 설계 변수의 변화에 따라 내구수명은 큰 범위를 가지고 변화하게 되므로 설계자 입장에서는 내구수명의 변동성을 이해하는 것은 중요하다. 최근 들어 탄소 중립을 위하여 플라스틱 혼소재가 클링커 생산 시 원료로 사용되고 있는데, 이러한 경우, 시멘트의 염화물 함유량은 증가하게 된다. 본 연구의 목적은 플라스틱 혼소재를 사용하여 초기 염화물량이 증가할 경우, 다양한 노출 환경과 설계 변수를 고려하여 내구수명이 어떤 수준으로 변화하는지에 대한 연구이다. 이를 위해 4 수준의 초기 염화물량을 설정하였으며, 3 수준의 표면 염화물량을 포함한 다양한 환경 조건에 따라 내구수명을 LIFE 365 프로그램을 이용하여 평가하였다. 해석 변수로서 임계 염화물량, 고로슬래그 미분말 치환 혼입율, 물-결합재 비, 피복두께, 단위 결합재량, 초기 염화물량을 설정하였다. 초기 염화물량이 증가함에 따라 내구수명은 감소하는 경향을 보이지만 이 값을 1,000ppm까지 허용해도 내구수명의 큰 감소는 나타나지 않았다. 또한 슬래그 치환율을 증가시킬 경우 더 높은 내구수명을 확보할 수 있는데, 이는 고로슬래그 미분말이 외부 염화물 이온의 확산 저감과 동시에 자유 염화물을 고정시키는 효과가 있기 때문이다. 초기 염화물량의 허용 농도를 유럽기준과 같이 증가시키는 것도 지속가능성 향상과 탄소량을 저감시키는 데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 표면 염화물량이 낮고 혼화재(슬래그)를 사용한 경우, 초기 염화물량의 영향은 상대적으로 낮았지만 표면염화물량이 높은 경우, 노출환경을 고려한 신중한 배합설계가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.647-653
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• 2016

본 연구에서는 FA (Fly Ash)를 20%치환한 배합에 대하여 TDFA (Tire Derived Fuel Ash)를 3.0~12.0%까지 중량 치환하면서 내구성 평가를 수행하였다. TDFA는 열병합발전소에서 열효율을 높이기 위해 폐타이어를 혼소시킨 뒤 발생한 산업부산물로서 국내에서 콘크리트에 적용한 연구는 없는 상태이다. 이를 위해 물-결합재를 50%, FA를 20% 치환한 Control 콘크리트를 제조하였으며, TDFA를 치환하면서 압축강도, 촉진 탄산화 시험, 촉진염해 시험, 공극구조평가를 수행하였다. 압축강도, 탄산화, 공극구조에서는 12%까지 TDFA를 FA와 치환해도 동등이상의 성능을 확보하였다. 특히 염해에 대해서는 TDFA의 치환률의 증가에 따라 뚜렷한 염화물 확산계수의 감소를 나타내어 최종적으로 75.3~70.9%까지 염화물 확산계수가 감소하였다. TDFA를 혼입한 콘크리트 배합시, 워커빌리티의 확보가 가능하다면 TDFA를 혼입한 콘크리트는 내구성 개선에 효과적일 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.441-448
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• 2011

이 연구에서는 실리카퓸 및 수축 저감제, 팽창재, 고성능 감수제의 혼입을 변수로 한 초고성능 시멘트 복합체(UHPCC)의 초기 수축 거동을 평가하기 위하여 화학수축 및 자기수축 실험을 수행하고, 응결 측정 결과와 비교하여 UHPCC의 자기건조 시작 시점에 대하여 분석하였다. 실험 결과, 실리카퓸 및 수축 저감제는 초기 화학수축을 증가시키는 경향을 보였으며, 고성능 감수제는 시멘트와 배합수의 수화 반응을 지연시키고 화학수축을 저감시키는 것으로 나타났다. 수축 저감제와 팽창재를 조합하여 적용한 경우 약 49%의 자기수축 저감 효과를 보였으며, 팽창재는 경화를 촉진 시키는 것으로 나타났다. 또한 UHPCC는 다수의 섬유 혼입과 낮은 물-결합재비에 의해 초결 이전부터 자기건조 현상이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-12
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• 2021

본 연구에서는 가장 대표적인 AAM 중 하나인 규산나트륨 적용 AAS의 수화물 구성에 대한 화학양론 모델을 개발하고, 이 결과를 열역학적 모델 결과와 비교하였다. 기본적으로 Chen and Brouwers(2007a)의 모델을 기반으로 하였으며, 일부 수화물에 대한 최신의 데이터베이스를 적용해 일부 개선하였다. 계산된 AAS에 대한 결과는 또한 OPC의 그것과도 비교되었다. AAS의 화학양론 모델 기반 수화물의 부피 구성비는 열역학적 모델 결과에 비해 약 최대 20% 이내에서의 차이가 발견되었으며, w/b 및 활성화제량에 의한 변화량의 추이 역시 열역학적 모델의 결과의 그것과 거의 동일하였다. 특히 고정수량과 공극비는 두 가지 모델에 의한 계산 결과가 약 10% 이내의 차이로 근접하였다. 특히 고정수량의 결과는 실험값과도 거의 동일하였다. 그러나 수화물 및 기타 공극 등 각 상들의 부피에 의해 민감하게 결정되는 값인 화학수축의 경우 열역학적 모델에 비해 화학양론적 모델의 계산결과는 실험결과와 차이가 컸다.