• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.13-22
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• 2008

다공성 시스템 내부 동결체의 생성과 성장은 온도경사와 화학적 에너지뿐만 아니라 열 물리학적 영향과 이동 물질에 의해서도 영향을 받는다. 더욱이 융해 화학물질의 확산율은 반복적인 동경융해 환경 하에서 매우 높은 값을 나타낸다. 결과적으로 콘크리트구조물의 열화는 해양환경과, 높은 고도 및 북쪽 지방에서 특히 크게 발생된다. 그러나 균열 성장과 누적된 손상에 의한 열화를 동반한 동결융해의 특성은 실험을 통해서 추정하기가 곤란하다. 이러한 손상을 예측하기 위해서 응답면기법 (RSM)을 이용한 회귀분석법을 사용하였다. 콘크리트구조물에서 반복되는 동결융해로 인한 열화의 주요 변수인 물-시멘트비, 연행공기, 동결융해의 반복 횟수 등은 응답면기법의 한계상태방정식을 구성하는데 중요한 입력 변수로 사용되었다. 누적변형률, 상대동탄성계수, 또는 등가 소성변형과 같은 주요한 열화 변수에 대한 회귀방정식은 열화된 구조물의 성능을 평가할 수 있다. 300번의 동결융해 반복 후의 상대동탄성계수와 잔류변형의 결과는 실험 결과와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 응답면기법의 결과는 설계 시 한계값에 대한 초과 확률을 예측하는데 사용되어질 수 있다. 그러므로 개발된 예측 기법을 활용하여 반복적인 동결융해에 의해서 누적 손상을 받는 콘크리트구조물의 생애주기 관리에 사용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.118-125
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• 2013

폴리비닐알코올 섬유와 폴리에틸렌 섬유 등의 합성 섬유는 고연성 섬유보강 시멘트 복합재료를 제조하는데 성공적으로 사용되고 있다. 폴리프로필렌 섬유 역시 복합재료를 제조하는데 사용되고 있지만, 고연성을 구현하는 목적보다는 고온에 노출된 콘크리트의 내화 성능 향상 목적으로 사용되고 있다. 이 연구에서는 폴리프로필렌 섬유로 보강된 시멘트 복합재료의 성능을 향상시키는 방법에 대하여 논하고자 한다. 폴리프로필렌 섬유보강 시멘트 복합재료의 성능을 평가하기 위하여 5가지 배합을 결정하였다. 1종 보통포틀랜드시멘트 (OPC)와 OPC를 다량 치환한 플라이애시를 결합재로 사용하였고 물-결합재 비는 0.23~0.25이다. 또한 부피비로 2%의 폴리프로필렌 섬유가 사용되었으며, 연성을 향상시킬 목적으로 폴리스틸렌 비드가 사용되었다. 슬럼프, 밀도, 압축강도, 1축 인장 실험을 포함한 일련의 실험을 수행하였으며, 실험결과, 파괴역학, 마이크로역학, 통계이론을 이용하여 폴리프로필렌 섬유보강 시멘트 복합재료의 성능을 향상할 수 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.439-446
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• 2013

이 연구의 목적은 국내생산이 가능한 자철석을 이용한 중량 콘크리트의 유동성 및 역학적 특성을 평가하고 설계기준의 안전성을 확인하는 것이다. 주요변수로는 물-시멘트 비와 보통중량 굵은골재(화강석)의 치환율이다. 배합된 콘크리트 기건 단위용적질량은 $2446{\sim}3426kg/m^3$ 범위에 있었다. 측정된 역학적 특성들은 압축강도, 응력-변형률관계, 탄성계수, 쪼갬인장강도, 파괴계수 그리고 철근과의 부착응력-미끄러짐 관계 등이다. 실험 결과, 자철석 중량 콘크리트의 초기 슬럼프는 보통중량 굵은골재 치환율이 증가할수록 향상하였다. 압축강도, 인장저항성 등의 역학적 특성은 굵은골재 치환율에 따른 영향이 미미하였으나, 응력-변형률 관계와 탄성계수는 콘크리트 단위용적질량에 중요한 영향을 받았다. ACI 349-06 및 CEB-FIP 제안모델들은 일반적으로 자철석 중량 콘크리트의 역학적 특성들에 대해 안전측에 있지만, 탄성계수 및 쪼갬인장강도에 대해서는 콘크리트 단위용적질량을 고려하여 보완될 필요가 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.71-78
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• 2014

사용후핵연료의 중간저장시설인 콘크리트 캐스크(cask)는 해안부근에 입지할 가능성이 크기 때문에 염해에 대한 문제가 크게 우려된다. 그리고 염해에 의한 철근의 부식 및 균열발생은 철근콘크리트구조물의 방사선 차폐기능뿐 아니라 구조성능 저하의 주요 원인이기 때문에 염해에 대한 평가는 매우 중요한 사항이다. 특히 염해환경과 함께 콘크리트 캐스크 내부에서는 사용후핵연료의 발열에 의해 $60^{\circ}C$정도의 고온 환경이 예상되기 때문에 고온에서의 염해에 대한 검토가 요구되지만, 기존 콘크리트 구조물의 염해평가에서는 온도에 대한 영향이 전혀 고려되어 있지 않아 고온에서 염해에 노출된 철근콘크리트구조물들의 내구설계 및 수명예측을 위해 참고할 만한 자료가 거의 없다. 이 연구에서는 다양한 온도환경에서의 염수(NaCl)침지시험을 통해 콘크리트의 염화물이온 확산계수를 측정하고 염화물이온 확산계수와 온도의 관계를 규명하고자 하였다. 실험 결과, 콘크리트의 염화물이온 확산계수는 온도의 증가에 따라 현저히 증대하여 고온환경에서의 염해 발생가능성이 매우 큰 것으로 조사되었다. 또한 크리트의 염화물이온 확산계수는 물시멘트(W/C)비가 낮아질수록 감소하였고, 이 경향은 온도가 증가(고온환경)하여도 동일하게 나타났다. 염화물이온 확산계수의 온도의존성은 아레니우스식(Arrhenius equation)으로 나타내어졌고 회귀분석 결과, 확산계수의 대수 값은 절대온도의 역수와 선형관계를 나타내었다. 또한 온도의존성을 나타내는 활성화에너지(activation energy)는 물시멘트(W/C)비가 낮을수록 높게 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권6호
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• pp.264-270
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• 2008

산업현장에서 발생되는 다양한 종류의 폐기물을 이용하여 에코골재를 제조하였다. 에코골재는 폐기물을 분쇄하고 조립성형 후, 로타리 킬른에서 $1125^{\circ}C$/15 min의 조건으로 소성하여 제조되었다. 본 연구진에 의해 제조된 에코골재 K73(Coal bottom ash 70 wt%: Dredged soil 30 wt%)과 K631(Clay 60 wt%: Stone sludge 30 wt%: Spent bleaching clay 10 wt%)을 이용하여 경량 콘크리트 흡음재를 제조하였으며, 비교를 위해 독일에서 수입된 DL(독일산 'L'사 인공경량골재)을 이용한 흡음재 역시 같은 조건으로 제조하였다. 골재의 종류, 물-시멘트비(W/C=20, 25, 30%) 그리고 설계 공극률(20, 25, 30%)의 변화에 따른 흡음특성변화를 관찰하였다. 실험결과, 경량 콘크리트 흡음재의 실제 공극률은 설계 공극률보다 $5{\sim}10%$ 정도 높게 나타났다. 임피던스관을 이용한 흡음재의 흡음계수 측정 결과, K631골재를 이용한 경량 콘크리트 흡음재(W/C=20%, V=25%)가 1000, 3150 Hz에서 각각 0.88의 흡음계수를 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.257-262
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• 2015

현재 전 세계적으로 지구온난화의 주범인 $CO_2$ 저감을 위한 노력을 하고 있으며, 산업발전에 필요한 화력발전 등에서 발생한 부산물을 재활용하는 방안이 시급하다. 따라서 본 연구는 산업부산물인 비산재와 폐기물 슬래그를 이용하여 모르타르 경화체를 제작하였으며 알칼리 활성화제 첨가에 따른 물성을 비교하기 위해 비교적 낮은 농도인 3 M의 NaOH solution을 사용하였고, 이 경화체에 초임계 이산화탄소 조건($40^{\circ}C$, $80kgf/cm^2$ pressure, 60 min)에서 탄산화를 통하여 $CO_2$를 경화 체내에 안정적으로 고정화 시켜 이에 따른 물성을 평가하였다. 탄산화 인자인 CaO의 함량이 많을수록 탄산화율은 높게 나타났으며, 탄산화 후 무게변화율이 최대 약 12 % 증가하였다. 탄산화 후 압축강도는 전과 비슷한 수준이었으며, 이를 통해 탄산화를 통해 $CO_2$를 안정하게 고정화시킨 친환경 소재에 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 탄산화 반응 후에 생성되는 $H_2O$로 인해 추가적인 양생을 통해 장기적인 관점에서 탄산화를 통해 물성향상 또한 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.205-211
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• 2006

본 연구는 팽창재와 수축저감제를 조합 사용하여 수축변형률이 저감된 저수축 고성능 콘크리트에 대하여 내구성을 평가하였다. 그리고 저수축 고성능 콘크리트와 비교를 위해 동일한 물-결합재비에서 팽창재와 수축저감제를 사용하지 않은 고성능 콘크리트와 일반 콘크리트에 대해서도 시험을 실시하였다. 그 결과, 저수축 고성능 콘크리트는 동일한 물-결합재비를 가진 고성능 콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 다소 크게 나타났다. 염소이온 침투 저항성과 탄산화에 대한 저항성은 고성능 콘크리트와 일반 콘크리트에 비해 우수하며, 동결융해 저항성은 동결융해시험 600사이클에서도 내구성 지수가 거의 100으로 나타났다. 또한 수밀성과 공극분포를 검토한 결과, 저수축 고성능 콘크리트는 고성능 콘크리트 또는 일반 콘크리트에 비해 시멘트 경화체 조직이 치밀해져 내구성이 향상되는 것으로 분석되었다. 따라서 팽창재와 수축저감제를 조합사용한 저수축 고성능 콘크리트를 구조물에 적용한 경우, 콘크리트의 수축과 균열을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 내구성능이 향상되는 결과를 얻을 수 있을 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.407-414
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• 2004

최근 우리나라 건설업체들의 해외, 특히 동남아지역의 빈번한 진출에 따른 고속도로, 항만 및 해양콘크리트구조물 등의 건설수주물량이 크게 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 요구에 부응하기 위하여 4종류의 산업부산물을 콘크리트용 혼화재로 활용한 고강도콘크리트에 착안하게 되었다. 본 연구에서는 광물질혼화재 4종류를 각각 조합한 고강도콘크리트 현장의 기후조건을 고려하여 양생온도 2종류와 양생조건 3종류씩 각각 변화시킨 총 22종류의 배합에 대하여, 고강도 강도 콘크리트의 기초물성과 염소이온 침투 저항성을 평가하기 위하여 응결 및 슬럼프, 압축강도, 공극량 및 ASTM C 1202 시험을 실시하였다. 본 연구결과, 고로슬래그미분말 혼합 고강도콘크리트의 혼합률에 관계없이 압축강도는 거의 비슷하였으나, 염소이온 총 통과전하량은 혼합률 40%에서 가장 작은 값을 나타내었다. 한편 G4FS 고강도콘크리트의 초기재령 압축강도는 가장 컸으나, G4F의 압축강도는 양생 온도 및 조건에 따라 상이하였으며, 재령 7일 이후 가장 크게 발현되었다. 한편, 고강도콘크리트의 총 통과전하량은 G4FS

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.331-341
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• 2015

본 연구는 섬유보강 콘크리트의 실무 적용을 위한 성능 평가에 대해 재료 시험으로 낭비되던 시간과 노력을 최소화하고 적용에 있어서의 이론적인 배경을 확보하기 위해, 기존의 가이드라인 및 시험 기준에 따른 실험 결과의 수집과 통계적 분석을 통한, 콘크리트의 압축강도에 기반한 주요 특성들을 특정하기 위해 수행되었다. 섬유보강콘크리트는 다양한 변수에 영향을 받게 되므로 이론적인 접근이 어려운 측면이 있어 본 연구에서는 현재 실무에서 다방면으로 사용되고 있는 100MPa 이하의 압축강도를 가지는 콘크리트를 중심으로 0.25%에서 2% 사이의 강섬유 혼입량에 대한 압축강도와 인장강도 시험을 수행하였다. 인장강도 시험은 표준기관에서 정하고 있는 시험방법인 쪼갬인장강도와 휨인장강도에 대해 수행하였다. 섬유보강콘크리트의 재료시험 결과 쪼갬인장강도와 휨인장강도 모두 압축강도의 증가에 따라 증가하는 추세를 보였으며 강도의 증진률은 압축강도 증가와 함께 감소하는 추세를 보였다. 또한섬유의 혼입량 증가는 인장강도의 증가를 유발하는 것을 확인할 수 있었으며, 압축강도 증가에 따른 인장강도 증진률 감소를 막아 콘크리트 압축강도 증가에 선형적으로 인장강도가 증가하도록 해주는 것을 확인할 수 있었다. 기존 연구들로부터 구축한 데이터베이스를 통한 섬유보강콘크리트의 기계적 성질에 대한 검토를 수행하였다. 다양한 변수에 따른 인장강도의 추정을 위해 인공신경망을 적용하였다. 인공신경망은 multi layer perceptron으로 구성하였으며 전달함수로는 sigmoid 함수를 사용하였고 역전파 알고리즘을 통해 학습을 수행하였다. 인공신경망을 사용한 콘크리트 인장강도의 추정 결과 시험 결과와 추정결과가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 인공신경망에서 결합력이 큰 변수들은 물-시멘트비와 섬유의 혼입량으로 나타났으며 섬유보강콘크리트의 인장강도는 물-시멘트비에 영향을 받는 압축강도와 혼입량을 통해 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.307-315
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• 2012

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.