• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.449-455
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• 2022

콘크리트는 가장 많이 사용되는 건설재료이다. 콘크리트의 비교적 높은 자중은 압축강도 발현과 수축저항성에서 이점을 갖지만, 초장대교량이나 초고층빌딩에 적용되기에는 구조물 자체의 무게가 큰 폭으로 증가하게 되어 거대 구조물의 형상을 제약하는 조건이 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하고자, 경량골재를 사용하는 경량 콘크리트 개발이 많이 진행되어 왔으나, 경량 골재의 경우 다공질 구조로 인해 자체 강도가 작기 때문에, 일반적으로 경량 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해서 낮은 강도를 가지게 된다. 본 연구에서는 기존의 경량 콘크리트의 한계점을 극복한 경량을 유지하면서 고강도를 만족시키는 건설재료를 개발하고자 하였다. 중공 유리 마이크로스피어를 낮은 물-시멘비율의 매트릭스에 다량으로 사용하는 방법을 적용해 보았으며, 네 가지 다른 종류의 마이크로스피어를 사용하여 그 적용성을 살펴보았다. 실험결과, 마이크로스피어의 종류와 관계 없이 밀도 1.7 g/cm³를 유지하면서 압축강도 60 MPa와 80 MPa를 각각 상온양생과 고온양생 조건에서 만족하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.413-418
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• 2021

본 연구에서는 재활용 석회석 분말(Recycled limestone powder, 이하 RLP라 함) 콘크리트2차제품 혼합재로 이용하기 위한 기초적인 연구로 RLP 혼입율 10%, 20%까지 압축 및 휨강도가 Plain에 비하여 동등하거나 다소 증진되는 것으로 나타났지만 30% 혼입에서는 강도가 오히려 저하하는 것으로 나타났으며,수화열 실험결과 RLP혼입율이 증가할수록 수화열은 감소하였고, 최대발열 경과 시간도 지연되는 것으로 나타났다. 건조수축실험결과 미분말인 RLP가 시멘트모르타르 내부공극을 충진시켜줌에 따라 건조수축량은 혼입률이 증가할수록 감소하였다. RLP 20%를 혼입한 콘크리트블록의 압축강도, 흡수율, 동결융해 후 압축강도 모두 한국콘크리트공업협동조합연합회의 단체표준 기준을 모두 만족한 것으로 나타나 혼합재로서 사용가능성을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제32권2호
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• pp.149-163
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• 2023

One of the main design parameters traditionally utilized in projects of geotechnical engineering is the uniaxial compressive strength. The present paper employed three artificial intelligence methods, i.e., the stochastic fractal search (SFS), the multi-verse optimization (MVO), and the vortex search algorithm (VSA), in order to determine the compressive strength of concrete (CSC). For the same reason, 1030 concrete specimens were subjected to compressive strength tests. According to the obtained laboratory results, the fly ash, cement, water, slag, coarse aggregates, fine aggregates, and SP were subjected to tests as the input parameters of the model in order to decide the optimum input configuration for the estimation of the compressive strength. The performance was evaluated by employing three criteria, i.e., the root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and the determination coefficient (R²). The evaluation of the error criteria and the determination coefficient obtained from the above three techniques indicates that the SFS-MLP technique outperformed the MVO-MLP and VSA-MLP methods. The developed artificial neural network models exhibit higher amounts of errors and lower correlation coefficients in comparison with other models. Nonetheless, the use of the stochastic fractal search algorithm has resulted in considerable enhancement in precision and accuracy of the evaluations conducted through the artificial neural network and has enhanced its performance. According to the results, the utilized SFS-MLP technique showed a better performance in the estimation of the compressive strength of concrete (R²=0.99932 and 0.99942, and RMSE=0.32611 and 0.24922). The novelty of our study is the use of a large dataset composed of 1030 entries and optimization of the learning scheme of the neural prediction model via a data distribution of a 20:80 testing-to-training ratio.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.407-415
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• 2023

본 연구에서는 폐로프 재활용 섬유를 사용하여 보강된 시멘트 복합체(이하, W 시리즈)의 탄산화 시험을 EN 12390 규정에 따라 수행하고, 폴리프로필렌 기반 상용 보강재 (이하, P 시리즈)를 함유한 경우와 비교 분석하였다. 탄산화 시험 결과, 탄산화 깊이는 물시멘트비에 특히 큰 영향을 받았으며, 동일 조건에서 폐로프 보강재 함유 시멘트 복합체의 탄산화 저항성능이 상용 PP 계열 보강재를 혼입한 경우보다 다소 우수함을 확인하였다. 총 250일의 탄산화 시험 기간 동안, P시리즈와 W 시리즈 모두 압축강도가 증가하는 추세를 보였으나 W 시리즈의 평균 압축강도가 P 시리즈보다 다소 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 시험 초기 단계에는 W 시리즈가 P 시리즈와 동일 수준의 휨강도를 얻었으나, 후반에는 P 시리즈가 평균 1.0 MPa 더 높은 휨강도를 보였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.19-31
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• 2007

플라이 애쉬와 고로슬래그를 함유하고 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트의 자기건조에 의한 습도감소와 수축과의 연관성을 파악하기 위하여 내부 습도와 변형률을 측정하였다. 그 결과 일반 콘크리트 내부 습도 감소는 약 10% 수축변형률은 약 $320{\times}10^{-6}$까지 진행하였으며 플라이 애쉬 10%, 20% 혼입한 콘크리트의 경우 각각 10%, 7%의 습도 감소와 $274{\times}10^{-6}$, $231{\times}10^{-6}$의 변형률을 나타내었다. 고로슬래그 40%, 50%를 혼입한 콘크리트는 11%, $371{\times}10^{-6}$, O30G50은 11%, $350{\times}10^{-6}$의 습도감소와 수축 변형률을 나타내었으며 플라이 애쉬 혼입 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 습도 감소량과 변형률이 감소하며 고로슬래그 혼입 콘크리트는 증가하는 경향을 보였다. 자기수축의 경우 내부 습도와 변형률의 관계만을 고려할 때 플라이 애쉬, 고로슬래그 혼입 유무에 상관없이 모두 습도와 변형률은 강한 선형성을 보였다. 콘크리트 내부 습도 변화와 수축변형률의 관계를 보다 구체화하기 위하여 콘크리트 내부 공극을 단일 네트워크로 가정하고 확장 메니스커스 생성 가정 하에 공극수에서 발생하는 모세관 압력과 수화조직체에서 발생하는 표면에너지 변화를 습도의 함수로 모델링하여 수축의 구동력으로 작용시킨 결과 실험값과 비교적 일치하는 값을 나타내었다. 이를 근거로 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트에서 자기건조에 의한 습도감소는 20nm이하의 소형공극에서 발생함을 파악할 수 있었으며 따라서 자기수축에 대한 제어 방안은 이러한 소형공극에서의 공극수 표면장력과 포화도에 초점을 맞추어야 함을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2C호
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• pp.109-117
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• 2010

해저지반 내에 매장된 가스하이드레이트가 해리될 경우 많은 양의 가스와 물이 발생한다. 이렇게 발생한 가스와 물이 장기간에 걸쳐 외부로 빠져나가거나 주변 지반으로 이동할 경우 토체 안에는 크고 작은 공극이 형성될 수 있다. 그리고 지속적인 강우나 폭우로 인하여 지반 내의 조립질 흙 사이의 세립분이 유실되거나 고결성 지반 내의 일부 고결이 끊어지면서 골격 내에 빈 공간이 형성될 수 있다. 본 연구에서는 가스하이드레이트의 해리로 형성되거나 또는 유수작용으로 인하여 지반 내의 일부 재료가 유실되거나 용해되어 형성된 비교적 큰 공극이 지반의 강도에 미치는 영향을 연구하였다. 가스하이드 레이트를 포함한 토체나 유실성 지반의 골격을 시뮬레이션하기 위하여 입도가 균등한 글라스비즈를 사용하였다. 글라스비즈를 2%의 시멘트비와 7%의 함수비로 혼합하여 몰드 안에 5층으로 나누어 다져 원기둥 모양의 공시체를 만들었다. 흙입자에 비하여 상대적으로 큰 공극은 의약품에 일반적으로 사용되는 빈 캡슐을 넣어 형성하였다. 캡슐을 각층 높이의 중앙부분에 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 완성하였으며, 캡슐의 개수와 방향, 그리고 캡슐의 길이를 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 2일 동안 양생시킨 다음 일축압축시험을 실시하였다. 공시체 내에 형성된 공극(캡슐)의 체적(개수)과 방향 그리고 공극의 길이에 따라 공시체의 일축압축강도는 차이를 보였으며, 공시체 내에서 공극이 차지하는 체적과 단면적이 강도에 중요한 영향을 미쳤다. 공시체 내에 형성된 큰 공극으로 일축압축강도는 공극이 없는 공시체 강도의 최대 35%까지 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 가스하이드레이트 해리 후 지반의 장기적인 강도 변화와 지반 내의 세립분의 유실로 인한 강도 감소를 예측하는데 사용될 수 있다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.104-111
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• 2015

본 연구는 혼합 활성화제에 의한 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 역학적 특성에 관한 연구이다. 사용된 활성화제는 황산칼슘($CaSO_4$, 이하 CS), 황산나트륨($Na_2SO_4$, 이하 SS) 및 수산화나트륨(NaOH)이다. 황산염은 슬래그 중량의 2.5, 5.0, 7.5 및 10.0%로 치환하여 사용하였으며, NaOH는 2M 및 4M 농도의 수용액으로 사용하였다. 본 연구에서는 황산염(CS 및 SS) 치환율에 따른 배합(4가지 배합)과 2M 및 4M의 각각의 NaOH 수용액에 치환된 황산염을 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 총 24가지의 배합에 따라 페이스트로 제작되었으며, 물-결합재 비는 0.5로 하였다. 경화된 시험체에 대해서 압축강도, 휨강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 및 XRD 분석을 수행하였다. CS의 활성화제를 사용한 경우는 7.5% CS 치환율, 2M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율 및 4M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율의 시험체에서 최고의 압축강도를 나타내었다. 또한, SS의 활성화제를 사용한 경우는 10.0% SS 치환율, 2M NaOH + 7.5% SS 치환율 및 4M NaOH + 2.5% SS 치환율에서 최고의 압축강도 발현을 나타내었다. 휨강도, UPV 및 흡수율은 압축강도 발현 결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있었으며, XRD 분석결과 시험체 내에 생성된 반응물질은 ettringite, CSH 및 실리케이트계 수화물인 것으로 나타났다. AASC에서 황산염과 NaOH의 혼합 사용은 황산염의 단독 사용의 경우와 비교하여 일정 수준의 농도 범위에서 강도를 향상시키고 조직을 치밀화 시키는 등의 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.136-144
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• 2013

본 연구에서는 각종 산업부산물 및 도시형 리싸이클링 재료 등의 재생자원을 안전하게 유효 이용할 수 있는 방안으로 BFS 및 SS를 활용한 저강도 콘크리트의 기초적 물성을 파악하기 위하여 플로우 및 블리딩, 일축압축강도, 환경오염평가를 중심으로 실험을 실시하였다. BFS 및 SS를 활용한 저강도 콘크리트의 경우 최소단위수량의 확보를 통한 유동성 개선 및 블리딩율 억제 또한, 현장 적용성을 고려한 일축압축강도의 확보에 있어 사용 잔골재의 차이에 상관없이 BFS 6000 이상을 30% 범위에서 혼입하는 것이 가장 유효한 것으로 나타났다. 특히, SS의 유효 활용 측면에서 BFS 8000을 30% 범위에서 혼합하여 사용하면 유동성 개선 및 블리딩율 억제, 일축압축강도의 확보는 물론 현장 적용에 있어 가장 최적의 배합조건으로 나타났다. 한편, SS를 활용한 시멘트 개량토를 대상으로 유해물질 함유량 및 용출시험을 실시한 결과 모두 환경 기준치 이하를 만족하는 것으로 나타나 주변 환경에 미치는 영향은 없는 것으로 확인되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.45-51
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• 2012

본 논문에서는 무해성 고화재와 건설공사 시 발생하는 흙을 이용하여 포장재료로 혼합 처리하는 방안을 연구하고자 한다. 특히, 일반적으로 고화재로 많이 사용되어 온 시멘트가 갖고 있는 유해성(6가크롬 등)을 극복함과 동시에 고강도 화 함으로써 준설토 처리, 해안구조물 기초처리, 사면표층안정처리, 하천제방 침식 방지 등 전반적인 토목/건축 구조물 기초보강 및 안정처리공법에 활용하고자 하는데 연구의 목적이 있다. 본 연구에 사용된 NSS(Natural Stabilizer Soil)는 천연섬유에서 추출한 단섬유와 석회 등을 혼합한 재료를 주원료로 하며, 흙의 전단강도를 증가시켜 지반의 지지력과 내구성을 향상시키고 침수와 동해를 방지하는 특징을 가지고 있다. 친환경성을 측정하기 위한 pH측정결과 6.67~7.15로 나타났으며, 용출시험 결과 납(Pb)과 시안(CN)만이 기준치 이하로 나타나 NSS자체에 포함된 유해성분은 거의 없는 것으로 판정되었다. 일축강도 실험결과 풍화토와 NSS의 혼합비율 6%에서 약 1,850kpa의 강도를 발현하는 것으로 나타났으며, 포장재로써의 적부를 판정하기 위한 CBR. 시험결과 원지반의 CBR은 4%~6%인데 비하여 NSS의 혼합비가 6% 이상인 경우 수침 CBR.값은 100% 이상으로 포장재료로써 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다.