초고성능 콘크리트(UHPC)는 높은 압축강도를 위해 일반콘크리트에 비해 높은 시멘트 및 바인더 함량을 가지고 있다. UHPC 의 시멘트량을 줄이기 위한 연구가 지속적으로 수행되었으며, 그중 플라이애시와 고로슬래그는 각각 20%, 50% 수준까지는 강도 저하 없이 적용 가능하다는 연구가 확인되었다. 본 연구에서는 UHPC 배합에서 시멘트를 플라이애시와 고로슬래그로 치환하여 강도변화 및 유동성 변화를 분석하였다. 압축강도는 플라이애시 치환 실험체가 가장 낮으며, 고로슬래그는 치환 전과 유사한 강도를 보였다. 휨강도 는 고로슬래그, 플라이애시 치환 실험체 모두 감소하였다. 그러나 유동성은 플라이애시, 고로슬래그 실험체 모두 향상되면서 고성능감 수제 저감이 가능한 것을 확인하였다.

PURPOSES : The purpose of this study is to confirm the thermal expansion characteristics of concrete mixed with 1% waste glass fine aggregates, which is the amount stipulated for recycled aggregates in the current quality standard. METHODS : The coefficient of thermal expansion was measured by applying AASHTOT 336-10 using a LVDT. The results measured were used as physical properties in a finite element analysis to confirm the change in tensile stress and the displacement of the right angle section of the upper slab of a concrete pavement due to admixture substitution. RESULTS : The thermal expansion coefficients of concrete based on the replacement rate of the admixture when the waste glass fine aggregates are replaced are within the range of the thermal expansion coefficients of concrete specified in the Federal Highway Administration report. As the replacement rate of the admixture increases, the thermal expansion coefficient of concrete decreases. As the thermal expansion coefficient decreases, the slab pavement curling displacement and the tensile stress of the center of the upper slab of concrete decrease. CONCLUSIONS : In the short term, the presence or absence of waste glass fine aggregates does not significantly affect the thermal expansion coefficient of concrete. However, in the long term, waste glass fine aggregates are reactive aggregates that causes ASR, which creates an expandable gel around the aggregates and results in concrete expansion. Therefore, the relationship between ASR and the thermal expansion coefficient must be analyzed in future studies.

PURPOSES : In this study, experimental findings regarding the frost resistance of concrete incorporated with mineral admixtures such as fly ash (FA) and ground granulated blast-furnace slag (SG) are presented. METHODS : To evaluate the performance of the abovementioned concretes under repeated freezing and thawing environments, based on the ASTM C 666 standard, the relative dynamic modulus of elasticity and mass ratio measurements are performed regularly. Furthermore, based on the ASTM C 672 standard, the concretes are exposed to 4% CaCl2 and NaCl salt solutions along with repeated 50 cycles of freezing and thawing. Subsequently, the scaling resistance is evaluated based on the scaled-off mass content and visual examination. RESULTS : SG is less effective in enhancing the scaling resistance of concrete compared with FA. However, the concrete incorporated with SG is more resistant to repeated freeze-thaw actions compared with OPC concrete. Meanwhile, compared with OPC concrete, the concrete incorporated with FA indicates a similar performance in terms of scaling resistance and better resistance against repeated freeze-thaw actions. CONCLUSIONS : The frost resistance of concrete depends significantly on the types of mineral admixtures used in concrete. This emphasizes the importance of selecting the appropriate binder to achieve durable concrete pavements in cold climate regions.

PURPOSES : In this study, an ASR-reducing (alkali-silica reaction) cement was developed to prevent the blow-up of concrete pavements. To develop ASR-reducing cement, various amounts of ground granulated blast furnace slag (GGBFS), and fly ash (FA) were substituted with Portland cement, and the ASR reduction effect was verified through various experiments. METHODS : The physical properties of ASR-reducing cement, varying with the substitution amounts of GGBFS and FA, were verified through compressive strength tests. In addition, the ASR reduction effect was examined using accelerated mortar bar tests. Furthermore, the reasons for the ASR reduction were investigated using microstructural analysis techniques, such as XRD and TG/DTG. RESULTS : There was a difference in the compressive strength results according to the amount of GGBFS and FA substitution. In addition, the samples with GGBFS and FA exhibited relatively lower compressive strengths at 3 days, than OPC samples, but the compressive strength at 28 days was higher than that of the OPC samples. The samples with GGBFS and FA had higher compressive strength at 28 days than OPC samples, because the substituted GGBFS and FA induced pozzolanic reaction. Through XRD and TG/DTG analyses, various degrees of pozzolanic reaction occurring in the samples were examined, and a more active pozzolanic reaction occurred in the samples with FA than in the samples with GGBFS. Therefore, it appeared that the ASR reduction effect occurred because of the induced pozzolanic reaction. CONCLUSIONS : GGBFS and FA substituting Portland cement indicated an ASR reduction effect, which was owing to the pozzolanic reaction. In addition, FA indicated a greater ASR reduction effect than GGBFS, which suggested that FA induced a more active pozzolanic reaction than GGBFS.

현대에 사용되는 콘크리트는 혼화재료 적용을 통하여 워커빌리티와 구조적 성능을 향상시킬 수 있고 극한 환경에서 적용 가능한 기능성 콘크리트로 개발되었으나 외부 요인에 의한 부식, 인장력에 취약한 구조적 한계는 콘크리트의 활용 범위를 제한하였다. 이러한 콘크리트의 단점을 해결하는 방안으로 신소재로써 각광받고 있으며 고유의 기능을 부여할 수 있는 Smart material을 활용하고자 하며 Smart material 중 하나인 탄소나노튜브는 콘크리트의 보강재 중 하나인 철근보다 더 뛰어난 역학적 성능을 보이므로 콘크리트 내 적용을 통해 콘크리트의 향상된 구조성능을 기대할 수 있다. 또 다른 Smart material중 하나인 자기치유 혼화재는 콘크리트 균열면의 앙금 반응을 통해 균열을 메움으로써 콘크리트의 균열 부분 및 내부 배근재의 부식을 최소화하고자 한다. 탄소나노튜브는 시멘트 질량의 0.1, 0.3, 0.5%, 자기치유 콘크리트는 시멘트 질량의 6, 8, 10%만큼 혼입된 콘크리트 복합체의 역학적 거동을 검토하기 위해서 압축강도 시험과 휨시험을 수행하였으며 휨시험이 종료된 시편을 수중에 넣어 0,3,7,14,21,28,56,84일간 자기치유 성능을 검토하였다. 휨시험의 경우 OPC시편과 비교하여 동일 변위에 대해 높은 하중 변화를 보였으나 취성도가 증가하였다. 자기치유 실험의 경우 탄소나노튜브의 경우 일반 OPC 시편보다 약간 향상된 자기치유 성능을 보였으나 혼입량 증가에 따른 경향성을 보이지 못하였다. 자기치유 혼화재의 경우 OPC 또는 탄소나노튜브 혼입 콘크리트보다 초기 속도면에서 느린 회복률을 보였으나 최종 회복률에서 더 우수한 결과를 보였으며 이러한 현상은 혼입율의 증가에 따라 해당 경향이 더 뚜렷히 보였다.

포장콘크리트는 중차량에 대한 저항성이 크고 유지관리 비용이 적게 드는 공법으로서 다른 구조물과 달리 온도변화, 강우 및 강설, 축하중 반복 등 가혹한 조건에 노출되어 있다. 따라서 기후환경에 대한 내 구성이 매우 중요하며 특히 강설 시 원활한 교통소통을 위하여 살포되는 제설재에 대한 내구성을 확보하 는 것은 장수명 콘크리트 포장의 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 재료적인 관점에서 콘크리트의 내구성을 향상시키는 방법 중 하나는 광물질 혼화재를 사용하는 것이며 포장구조물에 적용할 때는 재료적 특성에 대해 시공 및 유지관리 측면에서 충분한 고려가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분 말, 플라이애시, 실리카흄, 메타카올린 등 다양한 광물질 혼화재를 사용하여 장수명 포장 콘크리트를 얻 기 위한 표준배합 및 내구성 평가를 진행하였다. 검토대상 배합은 고속도로공사 전문시방서 기준에 따라 설계기준 휨강도 4.5, 배합강도 5.2MPa를 얻기 위하여 검토된 각 혼화재료 종류별 표준배합을 선정하였 다. 그림 1 및 2는 각 배합별 동결융해 저항성 및 스케일링 저항성 시험결과를 정리한 것이다.

PURPOSES: The scaling of a concrete surface caused by the combined effects of frost and de-icing salts is one of the main reasons for the need to repair transportation infrastructures in cold-climate regions. This study describes the results of attempts to determine the scaling resistance of concrete incorporating mineral admixtures such as fly ash, GGBFS, and silica fume, and subjected to the actions of frost and salt. METHODS : Conventionally, to evaluate the fundamental properties of concrete, flexural and compressive strength measurements are regularly performed. Based on the ASTM C 672 standard, concrete is subjected to 2%, 4%, and 8% CaCl2 salt solutions along with repeated sets of 50 freeze/thaw cycles,and the scaling resistance was evaluated based on the mass of the scale and a visual examination. RESULTS : It was observed that silica fume is very effective in enhancing the scaling resistance of concrete. Meanwhile, concrete incorporating GGBFS exhibited poor resistance to scaling, especially in the first ten freeze/thaw cycles. However, fly ash concrete generally exhibited the maximum amount of damage as a result of the frost-salt attack, regardless of the concentrations of the solutions. CONCLUSIONS: It can be concluded that the scaling resistance of concrete is highly dependent on the type of the mineral admixture used in the concrete. Therefore, to provide a durable concrete pavement for use in cold-climate regions, the selection of a suitable binder is essential.

우리나라는 겨울철 도로포장 등에 제설을 목적으로 한 제설제의 사용량이 점차적으로 증가하고 있는 추 세이다. 예를 들어 서울시의 경우, 현재 연간 약 4만톤 이상의 제설제가 도로포장에 살포되고 있으며, 이 는 5년 전과 비교하여 약 2.5배 이상 제설제의 사용량이 증가한 것으로 보고되고 있다. 뿐만 아니라, 제설 제 살포에 따른 콘크리트 포장의 표면박리(scaling) 등과 같은 내구성 저하 현상이 빈번하게 발생함에 따 라 콘크리트 포장의 성능에 대한 제설제 종류 및 농도의 영향에 대한 관심도 점차 증가되고 있는 실정이 다. 특히, 우리나라는 도로포장의 제설을 위하여 염화칼슘수용액 및 고체 염화나트륨을 이용한 습염살포방 식이 널리 사용되고 있다. 주지하다시피, 염화물계 제설제의 사용은 철근부식에 의한 콘크리트의 손상을 초래할 수 있으며, 겨울철 동결융해 반복작용에 의한 콘크리트의 표면박리작용의 주요 원인이 된다. 국내외적으로 콘크리트 포장의 내구성을 증진시키기 위한 연구가 많이 수행되어 오고 있으며, 그 중 포 장재료의 다변화를 통한 콘크리트 포장의 내구성 확보에 대한 연구도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 포장의 스케일링 저항성을 평가하기 위하여, 광물질혼화재를 적용한 콘크리트 공시체를 제작한 후, ASTM C 672에 준하여 실험을 수행하였다. 실험결과에 의하면, 광물질혼화재의 종류에 따른 콘크리트 의 표면박리 저항성은 상이하게 나타남으로써, 포장재료별 콘크리트 포장의 내구성 저하 원인에 대한 미세 구조적 및 결정학적 고찰을 통한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

PURPOSES : The purpose of this study is to evaluate the durability of ternary blended concrete mixtures adding ultra fine admixture. METHODS : From the literature review, crack was considered as the main distress failure criterion on concrete bridge deck pavement. To reduce the initial crack development due to drying shrinkage, CSA expansion agent and shrink reduction agent were used to ternary blended concrete mixtures as a admixture. Laboratory tests including chloride ion penetration test, surface scaling test, rapid freeze & thaw resistance test, non restrained drying shrinkage and restrained drying shrinkage test were conducted to verify the durability of ternary blended concrete mixtures. RESULTS : Based on the test results, proposed mixtures were verified as high qualified durable materials. Expecially initial drying shrinkage crack was not occurred in ternary blended concrete mixtures with CSA expansion agent. CONCLUSIONS : It is concluded that the durability of proposed ternary blend concrete mixture was acceptable to apply for the concrete bridge deck pavement.

PURPOSES : This study is to evaluate ASR(alkali silica reactivity) resistance of ternary blended binder adding ultra fine mineral admixture. METHODS : This study analyzes ASR expansion using ASTM C 1260 and 1567. RESULTS : This study showed that the fineness of mineral admixture had no effect on ASR expansion. The expansion of ternary blended binder(UFFA 20%+FGGBS 10%) were below 0.1%, and this binder met the ASR standard. Also when adding the CSA expansion agent, ASR expansion slightly decreased. The expansion of latex modified mixture increased by 80% comparing plain mixture. CONCLUSIONS : Ternary blended binder met the ASR standard, and this binder is available in concrete bridge deck overlay.

최근 콘크리트 구조물의 성능 향상과 시공성 개선, 고품질화를 위해 자기충전 콘크리트 (Self-Compacting Concrete, SCC) 또는 고유동 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 콘크리트는 시멘트와 물, 골재, 혼화재료 등 액체와 고체가 다행한 분포로 이루어진 혼합물로써 미립자에서 굵 은 골재까지 넓은 입도분포를 갖는 하나의 복합체이다. 특히 시멘트 페이스트는 다양한 입도의 골재를 결 합해주는 역할을 수행하며, 굳기 전 콘크리트의 시공성 및 흐름, 다짐에 큰 영향을 미친다. SCC와 고유동 콘크리트의 경우 항복응력(Yield Stress)는 최소화 하여 흐름성이 매우 우수해야 하며, 소성점도(Plastic Viscosity)를 적정하게 유지하여 재료분리를 방지해야 한다. 특히 혼화재 특성에 따라 유동성 및 점성의 변화가 크므로 혼합분체에 대한 레올로지 특성을 분석하여 최적 배합을 도출해낼 필요가 있다. 본 연구에서는 콘크리트 중 시멘트 페이스트의 레올로지 성능에 대한 평가를 위해, 시멘트의 일부를 플라이애시와 실리카흄으로 치환하였다. 플라이애시는 F등급으로 치환율은 10%, 20%로 하였으며, 실리카 퓸은 5%, 10%로 치환하여 수행하였다. 시멘트 페이스트의 레올로지 특성을 평가하기 위해 기본적으로 플로우시험과 V-Funnel 시험을 수행하여 시멘트 페이스트의 기본적인 유동성을 평가하였으며, 레올로지 평가 시험으로 회전점도계(Brooksfiled Viscometer)와 DSR(Dynamic Shear Rheometer)를 활용하여 Shear rate에 따른 Shear Stress, Torque, Viscosity등을 측정하였다. 회전점고계는 원통형 스핀들의 회전속도를 변화시켜 이때 발생하는 토크값을 측정하는 장비로 일반적으로 아스팔트의 점도를 측정하는데 주로 사용된다. DSR실험은 아스팔트 바인더의 복합전단계수와 위상각을 측정하기 위해 많이 사용하는 장비이나 최근 시멘트 페이스트의 레올로지 측정에도 사용된다. 표. 1은 본 연구에서 사용된 시멘트 페이스트의 배합비이며, 플라이애시와 실리카흄을 일정량 치환하 여 시험을 진행하였다. 각각에 배합에 대하여 플로우시험, V-Funnel시험을 수행하였으며, 회전점도계, DSR시험을 수행하여, 각각의 시멘트 페이스트에 대한 소성점도와, 항복응력등을 구해 분체 특성이 레올로지에 미치는 영향을 분석하고 최적배합비에 대한 고찰을 수행하였다.

일반적으로 교량 슬래브는 구조용 콘크리트로 구체를 시공하고 난 후 교면포장용 콘크리트로 포장공사를 실시하여 완성한다. 교면포장은 교통하중과 환경하중에 저항할 수 있도록 적절한 강도와 내구성을 가지는 재료로 시공되어야 한다. 현재 국내에서 적용되고 있는 교면포장용 콘크리트에는 합성고무 라텍스 수지를 첨가한 콘크리트 (Latex Modified Concrete)와 실리카흄을 첨가한 콘크리트가 있으며, 이들 콘크리트는 일반콘크리트에 비해 내구성을 향상시킨 고내구성 교면포장용 콘크리트로 분류되나, 고가의 재료로 경제성을 저하시키는 요인이 있다. 기존의 고내구성 콘크리트보다 경제적 효율을 강화하고, 콘크리트의 내구성을 향상을 통해, 궁극적으로 콘크리트 교면 포장의 공용성능을 향상시키고자 고분말도 플라이애시와 슬래그를 첨가한 교면포장용 삼성분계 시멘트 콘크리트의 최적배합을 도출하고, 이에 대한 실내 내구성을 평가하고자 한다. 콘크리트 교면포장에서 발생되는 파손 중 가장 많은 부분을 차지하는 것이 균열이며, 그 주요한 원인이 콘크리트 수축에 의한 것이다. 이에 교면포장의 내구성능 조건을 만족시키기 위해 고분말도 혼화재를, 수축균열 억제를 위해 팽창제와 수축저감제를 검토하였다. 실내 내구성 평가를 위해 재령별 압축강도시험과 수축에 대한 검토를 위해 자기수축시험을 진행하였다. 또한 내구성 평가를 위해 동결융해저항성시험, 표면박리 시험을 진행 하였다. 표. 1은 고분말도 플라이애시와 슬래그로 치환한 삼성분계 시멘트 콘크리트에 팽창제와 수축저감제를 비율에 따라 첨가한 배합비이며, 비교배합으로 포틀랜드시멘트만 사용한 배합을 통해 결과를 비교하였다. 압축강도 시험결과 삼성분계 시멘트 콘크리트는 재령 90일에 60MPa이상을 나타내었으며, 팽창제 치환율에 따라 감소하였으나, 충분한 강도를 확보하였다. 자기수축 시험결과 팽창제 치환율의 증가에 따라 자기수축 거동이 환화되며, 치환율이 8%에서 12%로 증가 시 오히려 팽창거동이 전환되는 특성을 보였으며, 수축저감제를 사용 시 수축보상측면에서 유리하였다. 동결융해저항성 시험결과 C5S1배합을 제외한 모든 배합에서 상대동탄성계수가 90%이상 나타났으며, 표면박리저항성 시험결과 모든 배합에서 Boras Method 기준 “Acceptable”등급이상, ASTM기준 2등급이상을 나타내어 적정한 저항성을 확보한 것으로 평가되었다.

본 연구는 고로슬래그미분말 및 실리카흄과 같은 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 성능에 대한 역학적, 물리적 평가를 수행하였다. 광물질혼화재 사용 시멘트콘크리트 포장의 휨강도, 압축강도, 통과전하량, 염소이온 확산계수 및 초기표면흡수율을 소정의 재령에서 측정하였으며, 그 결과를 기준 콘크리트 포장의 성능과 비교하였다. 실험결과, 광물질혼화재의 종류에 따라 시멘트 콘크리트 포장의 강도거동은 다르게 나타났으며, 대체적으로 실리카흄을 사용한 콘크리트의 압축강도 발현이 다소 우수하게 나타났다. 뿐만 아니라, 콘크리트의 염소이온 확산계수는 기준 콘크리트에 비하여 매우 작은 경향을 나타냄으로써, 이는 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 우수한 내염성을 다시 한번 확인 할 수 있었다. 도출된 실험결과를 바탕으로 하여, 향후 고성능 시멘트콘크리트 포장 설계를 위한 재료적 기초 데이터를 제시하고자 한다.

이산화탄소 농도가 높은 도심지의 경우 탄산화로 인한 철근부식이 발생하기 쉬우며 이는 콘크리트 구조물의 내구수명을 감소시킨다. 콘크리트 구조물의 경우 다양한 구속조건을 가지며 항상 외부의 재하하중을 받고 있다. 도입된 응력수준은 이산화탄소와 같은 유해인자의 확산을 변화시키며 탄산화 깊이의 변동성을 야기한다. 본 연구에서는 응력재하수준에 따른 탄산화 변동성을 정량화하였으며, 이를 이용하여 탄산화 예측식을 도출하였다. 내구성 설계인자인 피복두께, 이산화탄소 확산계수, 탄산화 반응 수화물, 그리고 외부 이산화탄소 농도를 확률 변수로 정의하였으며, MCS을 통하여 영향인자의 변동성에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 응력수준에 따라 변화하는 내구수명을 도출하였으며, 이를 결정론적인 방법의 결과와 비교하였다. 피복두께 및 내부 수화물 생성이 내구수명 변동성에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 응력수준 을 고려한 내구수명평가는 유지관리 우선순위 설정에 합리적으로 적용할 수 있다.

This paper evaluates the chemical resistance of mortar according to mixing ratios by using ferronickel slag fine powder which is an industrial by - product and various admixtures. The test results showed that the chlorine ion penetration resistance was the best when the ferronickel slag fine powder and gypsum were used as the admixture. The chemical erosion resistance was highest when ferronickel slag, quicklime, gypsum and calcium chloride were combined.

In this study, the impedance of reinforced concrete embedded in concrete was measured and compared with W/B and admixture replacement ratio. As a result, the impedance of rebars increased in all frequency sections with increasing blast furnace slag replacement amount of cement in all W/B Respectively. It is considered that the electro resistance in the concrete increases due to the potential hydraulic properties of the blast furnace slag, and thus the polarization resistance also increases.