최근 10여년간 터널 막장면에서 연속적인 지지가 가능해진 연약 점토지반에서의 실드터널 시공법이 개발되었다. 이러한 실드공법은 굴착시 융기단계가 조절될 수 있으므로 테일보이드 내부로 토사의 이동을 감소시키는데 많은 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 이러한 밀폐형 실드의 일종인 슬러리 실드와 토압식 실드의 계측치를 이용하여 실드터널 해석을 위해 개발된 2차원 탄소성 프로그램 EPSHILD에 적용시켜 검증하였다. 보다 정확한 해석수행을 위해 시공단계에 상응하는 굴착단계를 결정하였고 융기하중과 하중분담률을 고려하였다. 본 연구는 실드 시공과정에서 발생하는 즉시침하에 근거를 둔 것이며 장기침하에 대해서는 고려하지 않았다.

온도균열지수에 영향을 미치는 인자들은 무수히 많다. 그러나 본 연구에서는 온도균열지수에 영향을 크게 미치는 시멘트종류, 타설높이, 양생조건, 타설온도, 단위시멘트량, 재료물성치 등의 변수를 변화시키며 해석하였다. 매스콘크리트의 수화열 해석결과는 각 절점마다 나타나므로 모든 절점의 온도응력과 인장강도를 검토한 후 가장 불리한 위치에서의 온도균열지수를 찾아야 한다. 그러나 일반적으로 매스콘크리트 해석시 가장 불리하게 여겨지는 부분은 구조물의 중심부분과 구조물의 표면부분이다. 시멘트종류(대류계수)타설온도 MPC(8)MPC(14)OPC(6)OPC(8)10℃정밀식1.581.501.251.15간략식0.790.750.670.60(℃)18.919.922.524.920℃정밀식1.361.291.141.02간략식0.710.620.640.56(℃)2124.223.426.830℃정밀식1.141.061.080.95간략식0.600.550.650.58(℃)24.927.123.126따라서 본 논문에서는 Fig. 2와 같이 온도균열지수의 변동폭이 심하고 위험할 것으로 예상되는 5곳을 미리 정하고, 몇 번의 수치분석결과를 통해 각 위치별 대표절점을 상부외측표면부(A2), 기초중심부(B), 하부외측표면부(C2) 3곳으로 정하였다. 그리고 그 절점에서의 온도응력을 파악한 후 온도균열지수를 분석하였다. 상부중앙표면부(A1)는 A2 위치에서의 온도응력과 유사하지만 조금 작은 값을 가져 제외하였고, 하부중앙표면부(C1)는 다른 위치에 비해 온도균열지수가 높고, 변동폭이 작아 온도균열에 가장 유리 할 것으로 판단되어 제외하였다. 시멘트의 종류에 따라 보통포틀랜드시멘트(Ordinary Portland Cement)는 OPC로 표시하였고, 중용열포틀랜드시멘트(Moderate heat Portland Cement)는 MPC로 표시하였다. 또한, 단위시멘트량은 320,330,340kg/m3으로 나누어 각각 해석하였다. 콘크리트의 비열 및 열전도율은 일반적으로 Table2와 같이 일정한 범위를 가지므로 본 연구에서는 그 범위 중에서 MIN(열전도율2.6, 비열 1.05), MID(열전도율2.7, 비열1.15), MAX(열전도율2.8, 비열1.26)로 나누어 해석하였다.

본 연구는 잔골재와 굵은 골재를 전량 플라이애쉬로 치환한 콘크리트의 공학적 특성을 밝히기 위한 실험적 연구의 결과이다. 그리고 플라이애쉬 전량 치환 콘크리트의 유동성 저하 문제를 추가수량(Wf)으로 해결하고자 하였다. 실험은 물-시멘트 비(Wc/C)를 0.35, 0.45 그리고 물-플라이애쉬 비(Wf/FA)를 0.35, 0.45로 하였다. 플라이애쉬 치환은 P와 Q의 두 가지 방법으로 하였다. P 방법은 플라이애쉬와 첨가수량(Wf)의 중량이 골재의 중량과 같은 배합법이다[FA + Wf = G (또는 S)]. Q 방법은 플라이애쉬와 골재의 중량이 같고 첨가수량(Wf)을 추가하는 배합법이다 [FA + Wf > G (또는 S)]. 실험은 굳기 전 콘크리트의 특성과 3, 7, 28 및 91일 압축강도 특성을 측정하였다. 실험결과 압축강도는 Wc/C=0.35, Wf/FA=0.35 일 때, P 치환법 중에서 잔골재 치환이 다른 배합들보다 향상되었다. Q 방법은 P 방법에 비해 유동성은 향상되었으나, 압축강도는 그렇지 않았다. 실험결과는 잔골재와 굵은 골재를 플라이애쉬로 전량 치환한 콘크리트의 유동성과 강도 특성이 향상됨을 알 수 있었고, 플라이애쉬 치환방법으로 효과적임을 보여주었다.

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.

휨철근 대체재로 FRP Bar를 사용한 콘크리트 보에 대하여 휨보강근비의 변화에 따른 콘크리트의 전단강도를 일련의 콘크리트 보 실험을 통하여 조사하였다. 실험 결과, 콘크리트의 전단강도는 RC보의 경우보다는 낮은 값으로 나타났지만, 휨보강근비가 증가함에 따라 전단강도도 증가하는 것으로 분석되었다. 문헌에 제안된 식과 실험결과의 회귀분석을 이용하여 FRP Bar의 종류 및 휨보강근비를 고려한 전단강도보정계수를 제안하였다.

알칼리-실리카반응은 시멘트 내의 알칼리와 화학적으로 불안정한 반응성 골재와의 화학반응으로서, 그 결과 콘크리트의 팽창과 균열을 발생하는 작용이다 본 연구에서는 우수한 포조란반응 특성을 나타내는 새로운 광물혼화재로 부각되고 있는 메타카오린의 알칼리-실리카반응 억제 효과에 대하여 연구하였다. 다양한 치환율로 메타카오린을 혼합한 모르타르 공시체를 제작하여, 알칼리-실리카 반응성 시험(ASTM C 1260), 압축강도 시험 및 유동성 시험을 실시하고, 시멘트 수화물에서의 구성성분 변화에 대한 XRD 정량분석을 실시하였다. 그 결과, 메타카오린의 혼합은 시멘트 페이스트내의 가용 포트랜다이트의 함량을 급속히 감소시키는 빠른 포조란반응 및 수화반응 특성을 나타내어, 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창을 억제하고 우수한 압축강도를 발현하는 것으로 나타났다. 시멘트에 메타카오린의 혼합에 의한 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창억제는 치환율 15% 이상, 즉 시멘트 페이스 내의 가용 포트랜다이트 함량이 약 10% 이하가 될 경우 효과적이다. 메타카오린의 혼합에 의한 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창 억제는 유해성이 높은 알칼리-칼슘-실리카 겔의 형성이 억제된 결과와 포조란 효과에 의한 치밀하고 균질한 시멘트 페이스트 형성으로 인한 알칼리 용액의 침투가 억제된 결과에 의한 것으로 생각된다. 15% 이상의 메타카오린의 혼합은 보통의 모르타르보다 높은 초기강도를 발현하였으며, 후기강도는 전 치환율 범위에서 보통의 모르타르 이상의 아주 우수한 강도를 나타내었다. 강도발현 특징은 메타카오린에 의한 빠른 포조란반응 및 수화특성을 반영하고 있다.