OBJECTIVES: This study is to develop the optimum mixing proportions for cement concrete pavement with using recycled aggregates. METHODS: The mixture varied recycled coarse aggregates content from 50 % to 100 % to replace the natural coarse aggregates by weight. Tests for fundamental properties as a cement concrete pavement were conducted before and after hardening of the concrete. RESULTS: It was found that the variation in the amount of the recycled aggregate affected the compressive and flexural strength development, as well as the chloride ion penetration resistance. As the amount of the recycled aggregate content increased the compressive and flexural strength and the resistance to chloride ion penetration decreased. However, the resistance to freeze-thaw reaction was affected significantly. In addition, the gradation of the aggregate became worse and hence so did the coarseness factor as the recycled aggregate amount increased. CONCLUSIONS : The fundamental properties of the concrete with recycled aggregate does not seem to be appropriate when the recycled aggregate quality is not guaranteed up to a some level and its replacement ratio is over 50%. The optimized gradation of the aggregates should also be sought when the recycled aggregate is used for the cement concrete pavement materials.

본 논문에서는 저차원 확률 함수를 사용하여 연속적인 선형 공극비 기울기를 갖는 기능경사재료 형태의 가상 시편을 제작 하였다. 실제 물 시멘트 비가 다른 두 종류 시멘트 풀 시편의 X-선 CT 단면 이미지를 통해 3차원 공극 분포 모델을 제작하 여 이를 기반으로 가상 시편을 제작하였다. 가상 시편이 두 실제 시편 사이에 위치하도록 공극 분포 특성을 저차원 확률 함 수와 공극비 기울기로 구성하였다. 공극 분포의 기울기는 연속적인 형태의 수직 방향의 선형 공극비 기울기로 구현하며, 이 를 위해 확률적 최적화의 목적 함수로 저차원 확률 함수와 공극비 기울기에 관한 함수를 사용하였다. 가상 시편 내 공극 분 포 특성 확인을 위해 본 연구에서는 투기율 분석을 유한요소해석을 통해 수행하였다. 공극 분포 특성과 투기율 해석 결과를 비교하여 가상 시편이 갖는 공극 분포 특성이 투기율에 미치는 영향을 확인하고, 투기율의 실제 실험 결과와 해석 결과의 비 교를 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.

3D 프린틴 공법은 설계 데이터 및 제품의 특성에 따라 액체 또는 분말가루 형태의 폴리머, 금속 등의 재료를 가공하여 적층방식으로 층층이 쌓아올려 3차원으로 입체구조물을 제조하는 방식을 말한다. 3D 프린팅 기술은 1980년대에 개발된 기술이지만 최근 몇 년 사이에 업계의 관심이 집중되고 있다. 3D 프린팅 기술의 적용범위는 기계산업분야에서 의료분야, 항공 분야, 건설 및 토목분야 등으로 그 범위가 점점 확대되어가고 있다 컨투어크래프팅(Contour Crafting)은 미국 남가주대학에서 개발되고 있는 3D 프린팅공법으로 시멘트를 이용하여 구조물의 부가구성물뿐만이 아니라 전체구조물을 자동화로 만드는 것을 목적으로 한다. 3D 프린팅공법의 핵심적인 단점인 외부표면의 정도를 매끄럽게 하기 위하여 Trowel 메커니즘을 도입하여 3D 자유형상을 만드는 것이다. 또한 건설 및 토목분야의 적용을 목적으로 함으로 각층의 두께 및 폭이 일반 3D프린팅공법과 비교할 수 없이 크고 넓다. 이 논문은 선회하는 Side towel을 사용하여 3D 자유곡면의 제작에 대한 기초적인 조사 및 개념을 보여준다. 특히, 세라믹재료를 이용하여 실험과 개발과정 및 장래의 적용범위가 상세히 설명 된다.

PURPOSES : In this paper, the analytical solutions suggested to simulate the behavior of rheological fluids were rigorously re-derived and investigated for fixed conditions to evaluate the applicability for the solutions on a mini-cone slump test of cement paste. The selected solutions with proper boundary conditions can be used as reference solutions to evaluate the performance of numerical simulation approaches, such as the discrete element method. METHODS: The slump, height, and spread radius for the given boundary and yield stress conditions that are determined by five different analytical solutions are compared. RESULTS: The analytical solution based on fluid mechanics for pure shear flow shows similar results to that for intermediate flow at low yield stresses. The fluid mechanics-based analytical solution resulted in a very similar trend to the geometry-based analytical solution. However, it showed a higher slump at high yield stress and lower slump at low yield stress ranges than the geometry-based analytical model. The analytical solution based on the mini-cone geometry was not significantly affected by the yield criteria, such as von Mises and Tresca. CONCLUSIONS: Even though differences among the analytical solutions in terms of slump and spread radius existed, the difference can be considered insignificant when the solutions were used as reference to evaluate the appropriateness of numerical approaches, such as the discrete element method.

경기도 여주와 이천 지역에서 대량 발생되고 있는 도자기 폐기물은 별다른 활용방안 없이 매립되어지 거나 극히 소량만이 건축소재로서 타일이나 벽돌제조에 재활용되는 것으로 보고되고 있다. 폐도자기는 SiO2 성분이 다량 함유되어 있고 도자기 제조과정 중 가열에 의한 비정질 혹은 비결정 알루미나 실리게이 트 구조를 형성하고 있어 콘크리트에 활용할 경우 품질향상 및 산업폐기물의 자원재활용 측면에서 그 활 용가치가 클 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 도자기 폐기물을 미분말화하여 시멘트 대체재료로서 콘크리트 산업에 재활용하기 위한 기초적 시험과 분석에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 폐도자기는 3종류의 분쇄장비를 이용하여 미분말화 하였으며 분말도와 화학성분 분석, 고 분해능X선 회절기와 전계방사형 주사현미경에 의한 시험분석을 수행하였다. 표 1은 폐도자기 미분말의 분말도와 화학성분 분석결과를 나타낸 것이다. 분말도 시험은 KS L 5106 브레인시험법에 의해 수행하였 으며, 화학성분 분석은 KS L ISO 26845에 의해 수행하였다. 시험결과 분말도는 목표분말도 6,000brain 을 상회하는 결과를 얻을 수 있었으며, 화학성분은 SiO2 성분과 Al2O3 성분이 주요 성분으로 나타났다. 그림 1은 고분해능 X선 회절기와 전계방사형 주사현미경에 의한 분석결과를 나타낸 것이다. 고분해능X선 회절기에 의한 분석결과 실리콘옥사이드 성분의 결정구조는 Hexagonal 형태의 구조를 나타내었고 소디 움알루미늄옥사이드 성분은 Orthorhombic 형태의 결정구조를 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 시험 결과에서 비결정질계의 성분도 일부 포함하고 있으나 그 양은 많지 않은 것으로 판단되었으며 대부분의 성분이 결정질의 구조를 가지고 있는 것으로 판단되었다. 전계방사형 주사현미경에 의한 시험결과에서는 폐도자기 미분말이 미세한 경우 입형은 길고 각이 져 있는 것으로 나타났으며 20㎛ 사이즈의 경우 둥근 형태를 나타내는 것으로 분석되었다. 상기 시험분석 결과로 판단할 때 폐도자기 미분말은 콘크리트 혼합재로서 도로포장이나 유지보수 재료 등 시멘트 대체재료로서 관련산업에 활용할 경우 잠재적인 활용가치가 클 것으로 판단되며 추후 다양한 실내시험을 통하여 품질개선 효과 등에 대한 연구를 수행할 예정이다.

생산 및 시공과정에서의 유동적 특성을 갖는 일반 시멘트 콘크리트나 자가다짐 콘크리트(Self Compacting Concrete, SCC)의 작업성 또는 성형성을 평가하기 위해서 일반적으로 슬럼프 실험이 수행 되는데, 시멘트 페이스트에는 작은 콘을 이용한 미니 슬럼프 실험을 수행할 수 있으며, 시멘트 콘크리트 에 대해서는 일반적인 슬럼프 실험을 수행할 수 있다. 2000년대 전후 이들 실험이 실제 재료의 유동적인 특성을 반영하여 재료의 특성을 나타낼 수 있는지에 연구가 일본과 유럽을 중심으로 수행된 바 있는데, 이들 연구에서는 슬럼프나 퍼진정도가 실제 재료의 유동에 영향을 미치는 역학적인 인자들인 점도와 항복 응력과 관련이 있음을 분석적 해(Analytical Solution)을 도출함으로서 어느 정도 규명되었다. 이는 경험 적 실험방법의 이론적 규명으로 현장에서 수행되는 슬럼프 실험의 타당성을 확인하는데 큰 의미를 갖는다 고 할 수 있으나, 이들 역학적 물성이 슬럼프 뿐만이 아닌 V funnel 실험이나 L-Box 실험과 같은 다른 실험조건 및 SCC의 최종목적이 될 수 있는 복잡한 구조에서의 유동을 예측하는데 적용될 수 있는지에 대 해서는 답이 될 수 없다. 한편 재료의 이동특성을 분석하거나 다짐의 최적화를 연구하는 산업 또는 연구 분야에서는 운동하는 입자의 거동이나 상호작용을 반복적으로 모사할 수 있는 수치해석적 방법인 개별요소법(Discrete Element Method, DEM)이 점차 확대되어 활용되고 있는데, 이러한 이산요소법의 장점은 접촉모형과 골 재모사 방법의 개선을 통하여 복잡한 구조에서의 입자를 포함하는 SCC와 같은 유동성 재료의 거동을 모 사할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 역학적인 인자들을 이용하여 시멘트 혼합물의 거동을 모사하기 위하여 사용될 수 있는 이산요소법을 적용하여 시멘트 혼합물의 거동을 모사하고자 하였으며, 유럽과 일본에서 제시된 분석적 해를 활용하여 이를 검증하고자 하였다.

PURPOSES: This study investigates the mechanical performance of carbon-capturing concrete that mainly contains blast furnace slag. METHODS: The mixture variables were considered; these included Portland cement content, which was varied from 10% to 40% of the blast furnace slag by weight. The specimens were exposed to different conditions such as high N2 and O2 concentrations, laboratory conditions and high CO2 conditions. Mechanical performances, including compressive and flexural strengths and carbon-capturing depth, were evaluated. RESULTS : The slump, air content and unit weight were not affected significantly by the variation in cement content. The strength development when the specimens were exposed to high purity air was slightly greater than that when exposed to high CO2. As the cement content increased the compressive and flexural strength increased but not considerably. The carbon-capturing capacity decreased as the cement content increased. The specimens exposed in the field for 70 days had flexural strength greater than 3 MPa. CONCLUSIONS : The results indicate that cement content is not an important parameter in the development of compressive and flexural strengths. However, the carbon-capturing depth was higher for less cement content. Even after field exposure for 70 days, neither any significant damage on the surface nor any decrease in strength was observed.

It should be noted that the use of the lathe scrap for making fiber reinforced cementitious composites(FRCCs) raised friendly environmental effect as well as economy because the lathe scrap is a by-product of steel manufactures and is occurred when lathe and milling works of them are conducted to process steel manufactures. Thus, the purpose of this research is to investigate the effect of measurements of lathe scrap on the characteristics of FRCCs. For this purpose, various lathe scraps were collected from processing plants of metal, and then these were processed 10mm, 20mm, and 40mm in lengths for 2mm and 4mm in widths, respectively. FRCCs containing lathe scraps were made according to their widths and lengths, and then characteristics such as the workability, compressive strength, and flexural strength of those were evaluated. As a result, it was observed from the test results that the optimum measurements of the lathe scrap for manufacturing FRCCs was 2mm in width and 40mm in length.