시멘트 기반의 재료들은 친수성 및 다공성을 가지고 있어 물과 이온의 침투가 쉽게 발생함에 따른 다양한 내구성 저하를 가져올 수 있다. 현재 발수 코딩제, 페인트 등을 이용해 구조물 표면에 도포하여 외부 수분 침투를 방지하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법은 코팅제의 지속적인 재도포에 따른 유지관리 주기가 짧다는 단점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 발수성 혼화재료를 시멘트 혼입한 발수성 모르타르에 대한 연구를 진행하였다. 발수성 모르타르의 발수 성능을 분석하기 위하여 모세관 흡수, 염 결정화 내구성, 물의 접촉각 시험 등을 진행하였다. 또한 열중량 분석, X-선 회절 분석을 통하여 발수성 혼화재료가 시멘트 수화에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구하였다. 실험 결과, 발수성 혼화제의 혼입은 압축 및 휨 강도를 일부 저하시켰으나, 모세관 흡수율 및 염 결정화 내구성 측면에서 우수한 성능을 나타냈다. 열중량분석 및 X-선 회절 분석 결과, 발수성 혼화제가 클링커 입자 표면에 흡착하여 초기 수화 반응을 지연시키는 경향을 보였으며, 장기적으로 총 수화물 생성량을 감소시켜 모르타르의 역학적 성능 저하를 초래하였다.

이 글은 미륵사지 석탑 등의 문화유산 보수 재료로서 콘크리트의 물성에 주목하여 당시 문화유산 복원이 지니는 근대적 성격을 조명한 것이다. 전근대 시기에는 쓰이지 않았던 시멘 트라는 새로운 재료의 도입과 이를 이용한 문화유산 보수와 복원을 물질문화 연구의 관점에 서 이해하려는 시도의 일환이다. 조선 고적 조사를 하던 일제 관학자들은 화강암을 주재료로 한 석조유물과 유적에 주목했지만 당시 일제는 석조유물 보수와 복원의 경험이 없었다. 조선 보다 앞선 문명을 자랑하던 일본은 근대의 물질 시멘트로 석조 문화유산을 보수했다. 시멘트 를 통한 일제의 미륵사지 석탑과 석굴암 등의 보수는 일제에 의한 근대의 이식이자 복원의 근대화라고 평가할 수 있다. 지속 가능한 문화유산의 현상 유지, 대량생산을 통한 균일한 품 질의 신재료 사용, 상대적으로 빠른 기간에 가능한 효율적인 공정이었다는 점에 일제강점기 시멘트를 통한 문화유산 보수의 근대성을 지적하고자 한다.

노면결빙에 따른 전도사고 및 블랙아이스에 의한 사고 등이 증가하고 있으며 이를 해결하기 위한 발열 시멘트 복합체에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 리튬이차전지 산업에서 발생되는 폐 CNT 폐 음극재 등 탄소계 산업부산물을 활용하여 고상탄소 캡슐을 제조 하고 이를 혼입하여 레미탈 및 모르타르 실험체를 제조하여 전기 인압에 따른 중심부 표면 온도 측정 및 열화상 카메라를 통하여 발열 성능을 평가하였다. 고상탄소캡슐 혼입량이 증가할수록 발열 성능이 우수하게 나타났으며 레미탈 실험체의 경우 DC 24 V에서 모든 실험체가 35분 내 표면온도 60℃ 이상 나타내었다. 모르타르 실험체의 경우 전기 인압 DC 24 V에서 고상탄소캡슐을 19% 이상 혼입 시 소요시간 30분 내 30℃ 이상의 발열 상승 목표를 만족하는 것으로 나타났다.

본 연구는 시멘트 산업의 대체연료(폐합성수지 등) 사용량 증대에 따라 이를 활용한 탄소배출 저감 및 시멘트/콘크리트 제조 적용 기술 및 방안에 대해 검토하고자 했으며, 향후 시멘트 산업의 탄소중립 실현을 위한 기초 자료로써 활용하고자 한다. 시멘트 제조 에 있어 폐합성수지 사용은 경제적 장점과 높은 발열량으로 인해 연료로서의 가치가 높은 것으로 나타났으며, 열경화성 수지는 부가가 치가 높은 저탄소 시멘트 복합체의 비반응성 골재로 작용할 수 있는 것으로 확인되었으며, 감마선 조사는 다양한 폐플라스틱의 성능 평가에 적용되는 것으로 확인되었다.

To analyze the effect of fire in electric-vehicle battery on concrete cement structure. A scenario evaluation was conducted for fire occurrence due to external influences on lithium battery cells used in electric vehicles. Visual inspection was conducted at each stage of the battery fire, and the fire duration and temperature were measured. The battery temperature rise curve and temperature during fire have been examined previously. The stability of a cement structure was evaluated via X-ray diffraction and SEM analyses of the reaction-product changes with respect to temperature. The battery temperature rise curve shows that the battery begins to change at 200 °C–300 °C. However, the general stage of battery damage cannot be readily confirmed from the literature. The current experiment and literature review indicate that battery fire can cause the fire temperature to increase beyond 1000 °C within a few seconds. The reaction product changes structurally in cement from 300 °C or higher. Many voids are generated owing to the decomposition of Ca(OH)2 and C-S-H gel. The temperature of an electric-vehicle fire increases rapidly to 1000 °C or higher within a few seconds. High temperatures change the reaction products in cement structures, thus creating internal voids and cracks and reducing the stability of the structure; therefore, the appropriate countermeasures must be identified.

본 연구는 SCGPA(Spent Coffee Grounds Pellet Ash)를 활용하여 다양한 혼합비율로 시멘트 복합체를 제작함으로써 SCGPA 의 신규 건설 재료로서의 적용 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 강도 시험 결과, 28일 압축강도 36.31 MPa 및 휨강도 12 MPa 를 나타낸 혼합비가 최적 혼합비로 도출되었으며, SCGPA의 시멘트 치환율이 증가함에 따라 복합체의 전반적인 강도 특성이 감소하는 경향성을 발견하였다. SEM 및 XRD 분석 결과, SCGPA는 최대 10%의 적절한 치환율을 적용할 경우 큰 강도의 저하를 일으키지 않고 시멘트 대체재로 기능할 수 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로, 고품질의 굵은 골재를 함께 사용하여 콘크리트를 생산할 경 우, 30 MPa 이상의 압축강도를 가진 구조용 콘크리트도 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

국내에서는 공용 중인 교량의 덧씌우기식 교면 포장 공사에서 빠른 개통을 위해 초속경 시멘트와 라텍스를 이용한 초속경 LMC 콘 크리트가 주로 적용된다. 고속도로에서는 교통 개방을 위한 콘크리트의 기준 강도를 압축강도 21MPa로 정하고 있다. 본 연구에서는 시공된 콘크리트의 강도 추정을 위한 적절한 비파괴 시험 방법을 선정하기 위해 약간의 손상을 포함하는 Break-off 시험을 적용하였 다. 실내 실험을 통해 수립된 시험 절차에 따라 47개 현장에서 시험을 수행하여 압축강도와 상관관계를 분석하였고, 현장적용성을 확 인하였다.

국내 시멘트 콘크리트계 교면포장의 개방강도는 압축강도를 기준으로 하고 있으나, 현장의 양생 조건과 동일한 콘크리트의 강도를 추정하여야 한다. 약간의 손상을 포함하는 비파괴 시험이 표면에서 측정하는 방법보다 압축강도와 상관관계가 높으므로, 본 연구에서 는 Break-off 시험과 압축강도의 관계를 도출하기 위한 일련의 연구를 수행하였다. 6개의 초속경 LMC 배합에 대해서 Break-off 시험을 수행하였고, 국내 교면포장 현장에 적합한 코어의 크기를 정하였다. 또한 유압펌프와 압력게이지, 가력부로 구성된 자체 시험기를 개 발하였다. Break-off 시험 결과 압축강도와 높은 상관관계를 나타내었고, 국내 시멘트 콘크리트 교면포장의 경계조건을 고려할 경우, 높이 70mm의 코어를 형성하는 것이 합리적이고, 신설포장이나 단면보수의 경우 높이 50mm인 코어를 사용할 수 있도록 제안하였다.

본 연구는 스트론튬 이온(Sr²⁺) 처리가 수화 시멘트 복합체의 공극분포 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 물- 시멘트비(w/c) 0.3, 0.4, 0.5로 제조된 시멘트 페이스트 시편을 21일간 탈 이온수에서 수중 양생한 후, 각각 두 개의 그룹 으로 나누었다. 첫 번째 그룹은 탈 이온수에서 추가로 7일간 양생하였고, 두 번째 그룹은 30% 질산스트론튬(Sr(NO3)2) 수 용액에서 동일기간 동안 추가 양생하였다. 양생기간 및 조건에 따른 각 시편에 대하여 수은압입법(MIP: Mercury Intrusion Porosimetry)을 사용하여 공극률 및 공극 크기 분포를 분석하였다. 실험 결과, 물-시멘트비가 낮을수록 공극률이 감소하는 것을 확인하였다. 21일과 28일간 탈 이온수에서 양생한 시편 간에는 공극률 차이가 유의미하지 않았으나, 21일 수중양생 후 스트론튬 이온에 7일간 처리된 시편은 공극률이 유의미하게 감소한 것으로 분석되었다. 특히, 물-시멘트비 0.3인 경우 에는 공극률이 33% 이상 감소하는 결과를 보였다. 또한, 공극 크기 분포 특성 분석 결과, 모든 물-시멘트비 조건에서 21 일 양생된 시편에 비해 7일간 추가 양생된 시편은 큰 공극의 양이 줄어들면서 작은 공극의 양이 증가하는 경향을 확인 하였다. 특히, 스트론튬 이온에 처리된 시편의 경우 50nm 이하의 매우 작은 공극의 양이 크게 증가하였다. 이로써 스트 론튬 이온 처리에 의해 수화 시멘트 복합체의 미세조직이 치밀해짐을 확인하였으며, SEM 분석을 통해 이러한 결과를 시 각적으로 확인하였다. 본 연구는 스트론튬 이온을 활용한 시멘트 콘크리트 표면처리 기법이 노후 시멘트 콘크리트 구조 물에 대하여 수분 침투 저항성을 향상시키는 유지관리 기술로서 잠재력을 지니고 있음을 보여준다.

시멘트 모르타르 및 콘크리트 구조물은 물의 침투로 인한 열화현상으로 인해 외관 손상 및 내구성 저하를 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 본 연구는 위해 소수성 혼화재료를 혼입하여 방수 성능을 개선한 모르타르를 개발하고 역학적 성능을 분석하고자 하 였다. 소수성 혼화재료로써 스테아레이트산을 기반한 재료들을 혼입하였으며 역학적 성능 분석을 위해 압축강도, 휨강도, 물의 접촉각 시험, 모세관 흡수 시험을 진행하였다. 발수성 혼화재료를 혼입하였을 때 압축강도 및 휨강도는 OPC(Ordinary Portland Cement) 비교군 보다 상대적으로 낮게 측정되었으나 급속염소이온침투저항성과 모세관 흡수 저항성이 증가하여 우수한 방수 성능을 나타내었다. 이러 한 결과는 모르타르의 방수 성능을 개선하여 건물 외곽 또는 건설재료에서 방수코팅 등으로써 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

The present study investigates the impact of freeze–thaw deterioration on the electrical properties and electric-heating capabilities of cement mortar incorporating with carbon nanotubes (CNT) and carbon fibers (CF). Mortar samples, containing 0.5 wt.% CNT and 0.1 wt.% CF relative to the mass of cement, were prepared and subjected to freeze–thaw tests for up to 300 cycles. The electrical properties and electric-heating capability were evaluated every 30 freeze–thaw cycles, and the physicochemical characteristics of the samples were analyzed using X-ray diffraction and mercury intrusion porosimetry. The results indicate a decline in both electrical conductivity and heat-generation capability as the freeze–thaw cycles progress. Furthermore, changes in the pore structure of the mortar samples during the freeze–thaw cycles contributed to damage in the conductive network formed by CNT and CF, resulting in decreased electrical conductivity and heat-generation capabilities of the mortar samples.

This paper explores the potential application of carbon nanotubes (CNTs) in the construction industry, as CNTs can effectively serve as nano-fillers, bridging the voids and holes in cement structures. However, the limited dispersibility of CNTs in water necessitates the use of dispersing agents for achieving uniform dispersion. In this study, two kinds of cement superplasticizers, polycarboxylate ether (PCE) and sulfonated naphthalene formaldehyde (SNF) were employed as dispersing agents to improve the interfacial affinity between CNTs and cement, and to enhance the strength of the cement nanocomposites. Contact angle experiments revealed that the utilization of PCE and SNF effectively addressed the interface issues between CNTs and cement. As a result, the cement nanocomposite with a CNT to PCE ratio of 1:2 exhibited an approximately 6.6% increase in compressive strength (73.05 MPa), while the CNT:SNF 1:2 cement composite showed a 4.7% increase (71.72 MPa) compared to plain cement (68.52 MPa). In addition, the rate of crack generation in cement nanocomposites with CNTs and dispersing agents was found to be slower than that of plain cement. The resulting cement nanocomposites, characterized by enhanced strength and durability, can be utilized as safer materials in the construction industry.

In this paper, iron ore tailings (IOT) were separated from the tailings field and used to prepare cement stabilized macadam (CSM) with porous basalt aggregate. First, the basic properties of the raw materials were studied. Porous basalt was replaced by IOT at ratios of 0, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, and 100 % as fine aggregate to prepare CSM, and the effects of different cement dosage (4 %, 5 %, 6 %) on CSM performance were also investigated. CSM’s durability and mechanical performance with ages of 7 d, 28 d, and 90 d were studied with the unconfined compression strength test, splitting tensile strength test, compressive modulus test and freeze-thaw test, respectively. The changes in Ca2+ content in CSM of different ages and different IOT ratios were analyzed by the ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) titration method, and the micro-morphology of CSM with different ages and different IOT replaced ratio were observed by scanning electron microscopy (SEM). It was found that with the same cement dosage, the strengths of the IOT-replaced CSM were weaker than that of the porous basalt aggregate at early stage, and the strength was highest at the replaced ratio of 60 %. With a cement dosage of 4 %, the unconfined compressive strength of CSM without IOT was increased by 6.78 % at ages from 28 d to 90 d, while the splitting tensile strength increased by 7.89 %. However, once the IOT replaced ratio reached 100 %, the values increased by about 76.24 % and 17.78 %, which was better than 0 % IOT. The CSM-IOT performed better than the porous basalt CSM at 90 d age. This means IOT can replace porous basalt fine aggregate as a pavement base.

최근 지구온난화로 인해 발생하는 폭우 및 강설과 같은 비정상적인 기상 패턴으로 인해 도로 표면 결빙(블랙 아이스)으로 인 한 사고와 인명 피해가 증가하고 있으며, 이는 주요 문제로 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 연구에서는 열저장 능력을 갖춘 상변화 물질(PCM)을 시멘트 복합재료에 포함시켰습니다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장 및 방출할 수 있어 온도 변동으로 인한 결빙을 최소화할 수 있습니다. PCM은 먼저 미세 캡슐화된 후 시멘트 복합재료에 강화되어 기계적 및 열적 성능 검증 연구가 수행되었습니다. 또한, 열전달 효율과 기계적 특성을 향상시키기 위해 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 실리카 퓸이 추 가되었습니다. 미세 캡슐화된 PCM의 열 성능은 열 거동을 측정하기 위한 재료 실험을 통해 검증되었습니다. 이후, 제조된 시멘트 복 합재의 기계적 및 열적 성능 테스트가 그 효과를 평가하기 위해 수행되었습니다. 이러한 테스트 동안 일정 온도와 습도 챔버를 사용한 열 주기 테스트가 열 성능을 검증하기 위해 수행되었습니다. 기계적 성능 실험에서는 CNT와 실리카 퓸의 포함이 미세 캡슐화된 PCM 의 포함으로 인한 강도 저하를 완화하는 것을 확인하였습니다. 더욱이, 열 주기 테스트를 통해 고효율 열저장 시멘트 복합재가 결빙 조건에서도 영하의 온도를 유지할 수 있음을 보여주었으며, 이는 효율적인 열저장 성능을 입증하였습니다.

In the present study, the effects of electrodes type (copper, steel or CFRP) and design (plate or mesh) on electrical stability of conductive cement as exposed to various weathering conditions were investigated. To fabricate these composites, multiwalled carbon nanotube and carbon fiber were added to the cement composites by 0.6 and 0.4% by cement mass. Seven different types of electrodes were embedded to the samples, and their electrical stability was examined during the curing period. In addition, the fabricated samples were exposed to water ingress and cyclic heating conditions. Then, the compressive strength of the samples was evaluated to observe the interfacial bonding between the cement paste and electrodes. Based on the experimental results, it was found that the samples showed different electrical stability even their mix proportion was same. Thus, it can be concluded that the type and design of the electrodes are important in measuring the electrical properties of the conductive cement composites. Specifically, an improved electrical stability of electrodes is required when they are exposed to various weathering conditions.

The pursuit of sustainable and durable cementitious composites has led to a growing interest in alternative materials that can improve mechanical performance while reducing CO2 emissions. Nanomaterials, in particular, offer promising avenues due to their unique properties, including high surface area to volume ratio and increased reactivity. This study investigates the efficacy of Cellulose Nanofibers (CNF) in enhancing the durability of mortar exposed to sulfate attacks and alkali-silica reactions (ASR). Both MgSO4 and Na2SO4 solutions were employed to simulate sulfate attacks, while the role of CNF in mitigating ASR was also evaluated. Results indicate that CNF incorporation positively impacts the resistance of mortar against sulfate attacks and ASR, paving the way for eco-friendly and durable cement-based structures with extended service life.

The significance of this study lies in addressing critical issues prevalent in the worldwide construction sector, particularly concerning the durability and sustainability of cement-based materials. Plain cement composites commonly suffer from deficiencies in tensile strength and strain capacity, resulting in the formation of nano-cracks under relatively low tensile loads. These nano- cracks pose a significant challenge to the longevity and resilience of cement matrices, contributing to structural degradation and reduced service life of infrastructure. To mitigate these challenges, the integration of cellulose nanofibers (CNF) as reinforcements in cement composites presents a promising solution. CNF, renowned for their exceptional material properties including high stiffness, tensile strength, and corrosion resistance, offer the potential to significantly enhance the mechanical performance and durability of cement-based materials. Through systematic experimentation, this study investigates the effects of CNF reinforcement on the mechanical properties of cement composites. By leveraging ultrasonically dispersion techniques, CNF extracted from bamboo, broad leaf, and kenaf are uniformly dispersed within the cement matrix at varying concentrations. Compressive and flexural tests are subsequently conducted to evaluate the impact of CNF on the strength characteristics of the cement composites. By elucidating the efficacy of CNF reinforcement through rigorous experimentation, this study aims to provide valuable insights into the development of construction materials with improved durability and sustainability. Ultimately, this research contributes to addressing critical challenges in the construction industry, offering potential solutions to enhance the performance and longevity of cement-based infrastructure.