콘크리트는 우수하고 뛰어난 내구성에 의해 구조물 건설에 가장 많이 사용되는 재료 중 하나이다. 오늘날 급격한 경제의 발전 및 도시화 등에 의해 오늘날 구조물은 대형화 및 고층화되고 있다. 이에 따라 고강도, 고경량, 고내구 콘크리트 개발에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 나노소재가 첨 가된 콘크리트는 나노소재에 의해 미세공극이 충진되어 강도 및 내구성이 우수한 것으로 알려져있다. 그러나 기존 나노소재가 적용된 콘크리트는 단위중량이 높아 이를 구조물에 적용시 자중을 증가시키 는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 입자 직경이 10-100 μm이지만 입자 내부의 공극이 있어 단위 중량이 0.6t/m3인 Micro hollow sphere가 잔골재로 사용된 고경량, 고강도 콘크리트의 염화물 침투 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 실험변수로써 Micro hollow sphere의 잔골재 치환량(0%, 42%, 100%)가 고려되었으며, 이 시편의 단위중량은 각각 2.37 t/m3, 1.89 t/m3, 1.62 t/m3이다. Micro hollow sphere가 사용된 콘크리트의 염화물 침투 특성은 NT-Build 492 시험을 통해 평가되었다. 실 험결과 Micro hollow sphere 치환율이 0%, 42%, 100%인 실험체의 단위중량은 염화이온 확산계수는 각각 4.45 x10-13 m2/s, 2.57 x10-13 m2/s, 1.4x10-13 m2/s로 Micro hollow sphere 치환량이 증 가함에 따라 염화이온 침투 저항성이 증가하는 것으로 확인되었다. 따라서, Micro hollow sphere를 이용한다면 단위중량이 작으며 내구성이 큰 고경량, 고내구 콘크리트 배합이 가능할 것으로 판단된다.

경량콘크리트와 FRP 보강근을 사용하여 구조체를 만들기 위해서는 경량콘크리트와 FRP 보강근과 사이의 부착특성을 파악하는 것이 대단히 중요하다. 앞선 연구에서 보통콘크리트와 이형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도는 전경량콘크리트와 이형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도보다 크게 나타났으나, 보통콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도는 전경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도보다 작은 값으로 나타났다. 이러한 결과는 보통콘크리트의 부착강도가 전경량콘크리트의 부착강도보다 더 클 것이라는 ACI의 일반적인 예상에 반하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 전경량콘크리트가 아닌 모래경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 부착특성을 실험을 통하여 분석하고 경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 그 일반적인 경향을 조사하였다. 실험 결과, 모래경량콘크리트에 모래분사형 GFRP 보강근을 사용한 경우의 정규화된 부착강도 역시 보통콘크리트에 모래분사형 GFRP 보강근을 사용한 경우보다 크게 나왔으며, 추후 경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 부착특성에 대하여 더 많은 조사가 필요하다고 판단된다.

FRP (Fiber Reinforced Polymer) reinforced lightweight concrete structures can offer corrosion resistance and weight reduction effect simultaneously, so practical use of the structures may be expected afterwards. But, to construct the concrete structures using lightweight concrete and FRP bar, one of many important things to be previously investigated is to study bond characteristic between the lightweight concrete and the FRP bar. So, bond characteristics between lightweight concrete and two types of GFRP bar (helically deformed GFRP bar and sand coated GFRP bar) were investigated in this study. To do this study, literature review and bond strength test using a number of bond strength specimens were conducted. As a result, it could be seen that the bond strength of helically deformed GFRP bar and sand coated GFRP bar in the lightweight concrete were 49% and 81%, respectively, for the bond strength of steel reinforcement in the normal concrete.

In korea, only small amount of nonstructural lightweight concrete is being used through indirect effects such as heat insulation property and soundproofing rather than structural elements due to lack of structural lightweight aggregates and lack of understanding about lightweight concrete development, etc. That`s why structural lightweight concrete to reduce weight has not been put to practical use. This study is a part of high strength lightweight aggregate concrete researches using lightweight aggregates and the purpose of this study is to find out the basic physical characteristics and tension cracking fracture characteristics of lightweight concrete. Crack Mouth Opening Displacement is measured through 3 point flexure experiment about notch beam. Load-CMOD characteristics are examined through rules of countries, characteristics of lightweight concrete and tension cracking fracture experiments. The degree of tensile characteristic alteration according to size changes of specimen and the characteristics about crack surface are analyzed. The changes of softening curve are analyzed and fracture energy is drawn through inverse analysis by the obtained Load-CMOD curve. To decide fracture energy and analysis parametric, inverse analysis is conducted and Ant Colony Method is conducted for optimization and then a way to find out optimal parameterization fracture energy is suggested.

난 식재용토 대체용으로 경량기포 콘크리트 부산물(Autoclaved Lightweight Concrete; ALC)을 여러 난과식물의 재배에 이용한 결과 동양란 심비디움 ‘Gengi’의 생육은 경량콘크리트 부산물인 ALC에서 가장 좋았으며 특히 화경 추대는 다른 기존의 식재용토에 비해 월등히 양호하였다. 엽록소 함량은 하이드로볼 처리구에서 높았고, 엽록소형광(Fv/Fm)은 ALC에서 가장 낮았다. 서양란 심비디움 ‘Majolica’의 생육은 휴가토에서 가장 좋았으나 화경수는 휴가토와 ALC에서 많았다. 따라서 ALC는 심비디움의 화경 형성에 효과적임을 알 수 있었다. 반면 착생란인 호접란의 생육은 원예용 혼합 상토에서 가장 좋았다. 동양란과 서양란 심비디움에서 화경 형성에 ALC가 좋았던 것과 달리 호접란은 바크 식재구에서 화경이 가장 많이 형성되었다. 엽록소 함량 역시 바크 처리구에서 높았고, Fv/Fm은 ALC에서 자란 심비디움에서 높았고 착생란인 호접란은 보수력이 좋은 상토 처리구에서 생육이 가장 좋은 것을 알 수 있었다. 본 연구결과 건축부산물인 ALC는 지생란인 동양란과 서양란 심비디움의 생육과 화경 발달에 효과적이었으며 휴가토, 녹소토, 혹은 하이드로볼 대체용으로 이용 가능성이 높을 것으로 생각된다.

This study is a part of high strength lightweight aggregate concrete researches using lightweight aggregates and the purpose of this study is to find out the basic physical characteristics and tension cracking fracture characteristics of lightweight concrete. Crack Mouth Opening Displacement is measured through three point flexure experiment about embellish notch beam. Load-CMOD characteristics are examined through rules of countries, characteristics of lightweight concrete and tension cracking fracture experiments. The degree of tensile characteristic alteration according to size changes of specimen and the characteristics about crack surface are analyzed. The changes of softening curve are analyzed and fracture energy is drawn through inverse analysis by the obtained Load-CMOD curve. To decide fracture energy and analysis parametric, inverse analysis is conducted and Ant Colony Method is conducted for optimization and then a way to find out optimal parameterization fracture energy is suggested.

온실가스의 대기 방출에 기인된 지구온난화는 범세계적인 주요 문제로 다루어지고 있으며, 이에 대한 많은 대책 중의 하나로 광물탄산화가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 다양한 조건에서 경량 기포콘크리트를 이용한 광물탄산화 실험을 수행하여 이들의 탄산화 재료로써의 가능성을 파악코자 하였다. 경량 기포콘 크리트는 광물탄산화의 주요성분인 CaO의 함량이 약 27wt.%에 달하여 탄산화를 위한 유망한 재료로 간주 할 수 있다. 이 함량 모두가 광물탄산화에 참여한다는 가정 하에 계산된 CaCO3 함량은 약 40wt.%이다. 경량 기포콘크리트로부터 광물탄산화 반응의 최적 조건은 단일상의 방해석이 형성된 고액비 0.01, 반응시간 180 분이며, 그리고 단일상 여부와 무관하게 즉 방해석과 바테라이트가 공존하는 경우, 고액비 0.06, 반응시간 180 분인 것으로 확인된다. 고액비 0.06이상인 경우, 방해석과 더불어 바테라이트가 공존하였으며, 이는 광물탄산화에 따라 초기에 형성된 바테라이트가 점차 방해석으로 상전이 된 데 반하여 후기에 형성된 바테라이트는 반응 종료 시까지 방해석으로 상전이 되지 못한데 원인이 있는 것으로 해석된다.

To improve the initial strength and stability of lightweight-foamed concrete, which shows suitable sound absorption and insulation characteristics, the effect of CO2-reduced cement on the properties of the concrete was investigated. Various mixing ratios were applied by substituting a certain amount of slag and Calcium Sulfo Aluminate (CSA) in CO2-reduced Ordinary Portland Cement (OPC) and the physical properties of the samples were examined using the Korean Standard. The kiln temperatures of the CSA were 100–200°C ; these values are lower than those of OPC and can lead to energy saving. In addition, the low limestone content reduces greenhouse gas emissions by 20 %. Adding a small amount of CSA in OPC content activates Ca-Al-H2-based hydrates, and the initial compressive strength of the concrete is improved. As the CSA content increased, the thermal conductivity of the concrete decreased by up to 8% compared to plain concrete, thus indicating an improvement in its insulation. Therefore, the settlement stability was improved as the addition of CSA shortened the setting time.

The flexural strength of lightweight aggregate concrete (LWAC) T-beams reinforced with the minimum amount of longitudinal reinforcement could be conservatively predicted by the conventional procedure using the equivalent stress block specified in concrete code provision.

This study investigated the properties of lightweight foamed concrete by using surfactant and synthetic foaming agent, lightweight aggregate. The effects of foaming agent types and replacing ratio of lightweight aggregate on the compressive strength, density and pore structure of the concrete were investigated. This study showed the improvement of important properties of lightweight foamed concrete. Lower pore distribution and correspondingly higher compressive strength values were reached. Also, synthetic foaming agent had more positive effect on the strength of foamed concrete.

이 연구는 상변화 물질(저온 PCM)을 포함한 경량 콘크리트의 기계적 성능을 검토하기 위해 수행되었다. Micro capsulised PCM은 wax type core와 melamine based wall으로 구성되어있다. 또한, 단일 종류의 PCM의 경우, Vermiculite에 파라핀 왁스를 삽입하고 그 표면을 멜 라민 수지로 코팅 하였다. 계면 중합은 1-dodecanol(핵심 물질)과 물(용매) 사이의 표면에서 중합반응이 일어나 벽 물질을 형성한다는 원리에 기반한다. 경량 콘크리트는 10 MPa의 압축 강도, 1.5 MPa의 인장 강도 및 1.0 kg/L의 절건 밀도를 가지며 10 %, 20 % 또는 30 %의 PCM을 포함 하고 있다. 이를 위해 예비 배합으로 경량 기포 콘크리트(1.0 kg/m3)를 제조 한 후 1-dodecanol 및 멜라민의 PCM 마이크로 캡슐과 혼합하여 그 물성을 조사하였다.

경량 콘크리트는 기포제를 사용하여 건축자재의 경량화와 단열성을 추구하고 있다. 그러나 기포제의 사용은 콘크리트의 체적이 감소되고, 압축강도가 낮아지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 별도의 기포제를 사용하지 않고 산업 부산물인 폐발포 폴리우레탄을 재활용하여 콘크리트의 경량화와 단열성을 확보하고자 한다. 그리고 콘크리트의 시공성과 재료분리를 방지하기 위해 소량의 혼화재를 사용한다. 이러한 혼화재의 혼입률이 폐발포폴리우레탄이 혼입된 경량 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 확인하고자 한다. 시험 결과, 두 개 회사의 혼화재에서 폐발포 폴리우레탄이 고르게 분산되는 것을 확인하였다. 혼화재의 혼입률을 다르게 하여 배합한 결과는 혼화재의 혼입이 많을수록 콘크리트의 유동성이 감소된 반면, 콘크리트의 함수율과 압축강도는 소폭 증가하였다. 또한, 난연성능과 차음성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 향후 국내 폐발포 폴리우레탄의 재활용율을 높이고, 이를 활용한 경량 콘크리트의 최적의 배합설계에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

In this study, high strength concrete with satuated artificial lightweight aggregate(SLWA) produced by domestic for reducing autogenous shrinkage, which provides additional water to the hydratin cement particles, is applied to be the internal curing. This paper presents the test result of basic property of SLWA and autogenous shrinkage with volumes of SLWA.

The properties of bubble in lightweight concrete shows a difference depending on the ingredient and amount of foaming agent. To select foaming agent which is suitable for the purpose, it is essential to conduct a basic study to find the right properties of bubble.

FRP(Fiber Reinforced Polymer) reinforced lightweight concrete structures can offer corrosion resistance and weight reduction effect simultaneously, so practical use of the structures may be expected afterwards. During that time, a lot of studies for bond behaviors of FRP bar in normal concrete were conducted, but studies for bond behavior of the FRP bar in lightweight concrete are very limited to date. So, bond characteristic between lightweight concrete and helically deformed GFRP bar was investigated in the former study by the authors. In this study, re-consideration of the bond capacity were performed by using results of the former study, results from additional experiment considering variation of the concrete compressive strength, and results from literature survey.

현대의 구조물은 고층화, 대형화 되어가는 추세이다. 보통중량 콘크리트는 강도에 비해 질량이 크기 때문에 구조물의 자중을 증가시킨다는 단점이 있다. 그러므로, 추세에 맞는 콘크리트의 경량화가 필요한 실정이다. 콘크리트의 경량화 방법 중 하나가 경량골재를 사용한 경량골재 콘크리트이다. 하지만, 국내에서는 경량골재 콘크리트에 대한 인식부족으로 인하여 구조용 경량골재 콘크리트에 대한 연구가 부족한 실정이다. 경량골재 콘크리트에 사용되는 경량골재의 품질에 따라 콘크리트의 물성 및 강도에 대한 검증이 필요하다. 본 연구에서는 보통골재와 경량골재를 사용한 콘크리트를 제작하고 인장균열파괴실험을 통해 하중－CMOD곡선은 얻고, 이를 역해석하여 파괴에너지를 도출하였다.

본 연구는 경량콘크리트와 GFRP 보강근을 휨보강근으로 사용하여 제작되는 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브를 교량 슬래브 등에 활용해보기 위한 사전 연구로서, 기존의 철근 콘크리트 슬래브와 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브의 휨 거동 차이점 분석에 초점을 두었다. 이를 위하여 일련의 슬래브 실험체들을 제작하고 3점 휨 실험 및 수치해석을 행하였다. 실험 결과, GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브 실험체는 GFRP 보강근의 과다보강으로 인하여 실험체 하부에 발생된 초기균열이 하중 재하면의 콘크리트 압축부까지 연결되면서 전단파괴되는 경향을 보였다. 그리고 철근 콘크리트로 제작된 슬래브 실험체에 비하여 무게는 72%이었으며 휨 실험에서의 파괴하중은 58%인 것으로 나타났다. 한편, midas FEA를 이용하여 행한 수치해석 과정은 실험에서 나타난 전단파괴 하중까지 잘 모사하였다. 그러나 GFRP 보강근의 인장강도 대신 탄성계수가 입력값으로 요구됨에 따라 가력되는 하중과 처짐은 실험에서 나타난 전단파괴 이후에도 계속하여 증가하는 경향을 보였다.