Evaluating the performance of asphalt concrete using CT scanning has become an essential area of research due to its potential to revolutionize the way we assess road materials. Traditional methods often require destructive sampling, which can damage infrastructure and offer limited insight into the material's internal structure. In contrast, CT scanning provides a non-destructive, highly detailed analysis of asphalt's internal features, such as air voids, aggregate distribution, and binder coverage, all of which are critical to its durability and performance. Additionally, the ability to create 3D models from CT scans allows for deeper insights into factors like void connectivity and aggregate bonding, which directly affect the lifespan of pavements. By combining CT imaging with advanced data processing techniques, such as deep learning, this research offers more accurate and reliable methods for optimizing asphalt mix designs, ultimately leading to longer-lasting roads, reduced maintenance costs, and more sustainable construction practices.

이 연구는 셀룰로오스 또는 실리카를 포함하고 있는 목재, 왕겨 및 축분 바이오차로 시멘트 또는 잔골재를 대체한 콘크리트 의 강도시험을 통하여 역학적 특성을 파악한 것이다. 시험결과에 따르면, 바이오차 종류에 따른 강도는 왕겨 바이오차 혼입 콘크리트가 가장 크고, 다음으로 목재 바이오차였으며, 축분 바이오차가 가장 낮은 것으로 나타났다. 그리고 시멘트 또는 잔골재의 대체율에 따른 콘크리트 강도는 왕겨 바이오차의 대체율이 증가할수록 강도가 감소하였으나, 목재 및 축분 바이오차의 경우에는 대체율에 따라 강도 가 증가 하였다. 또한, 바이오차를 혼입하지 않은 보통 콘크리트와 비교하여 왕겨, 목재 및 축분 바이오차 순으로 최대 강도가 90%에 서 99%까지였으며, 압축강도로 추정하는 휨강도 또는 쪼갬인장강도 또한 보통 콘크리트의 상관 계수와 비슷하였다. 이와 같은 시험결 과를 근거로, 바이오차를 혼합한 콘크리트의 역학적 특성은 대체율에 따른 차이에도 불구하고 보통 콘크리트와 비슷한 강도를 확보할 수 있으므로 바이오차를 콘크리트의 새로운 혼화재료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

콘크리트는 수화반응에 필요한 물 이외의 자유수가 증발하게 되면 건조수축이 발생하며 이로 인해 발생한 균열은 구조물의 강도 및 내구성 저하에 영향을 미친다. 이에 건조수축에 의한 균열을 억제하기 위한 대처 방안으로 강섬유를 혼입한 강섬유보강콘크리 트에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 특성을 파악하고 구속건조수축 변형률을 콘크 리트에 발생하는 잔류 인장응력으로 치환하여 기존 연구 결과와 비교하였다. 자유건조수축 실험을 통해 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 변형률의 저감효과는 미미한 수준임을 확인하였다. 구속건조수축 실험 결과, 아치형 강섬유 혼입량 증가에 따라 균열의 발생 지연 및 균열 폭 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 아치형 강섬유를 60kg/m3 혼입하였을 때 무보강 콘크리트에 발생하는 잔류 인장응력에 비해 52.4% 높은 인장강도를 가지며 구속건조수축에 대한 저항성능이 향상될 수 있음을 확인하였다.

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.

콘크리트의 변온저항성을 향상시키기 위해 상변화온도 4.5도와 44도의 상변환재료(Phase change material; PCM)를 캡슐화하여 혼입하였다. 그 후에 콘크리트가 기본적인 구조성능을 발휘할 수 있는 지 확인하기 위해 시멘트 부피의 10%, 20%, 30%에 해당하는 PCM을 혼입한 콘크리트의 온도 및 재 령에 따른 압축강도를 측정 및 비교하였다. PCM을 혼입하지 않은 콘크리트의 경우 PCM이 혼입된 다른 배합에 비해 온도에 따른 강도의 편차가 크지 않게 나타났으며 온도에 따른 강도의 편차는 PCM의 혼입률이 증가함에 따라 함께 증가하는 경향을 나타냈다. 4.5도의 PCM이 혼입된 시편은 0도 에서 25도로 온도가 증가 할 때 가장 높은 강도 감소률을 나타냈으며 45도 PCM은 25도에서 50도로 온도가 증가할 때 가장 높은 강도 하락률을 나타냈다. 0도에서는 대부분의 경우에서 4.5도 PCM 혼입 시편이 44도 PCM 혼입 시편보다 약간 높은 강도를 나타냈지만 25도에서는 44도 PCM 혼입 시편이 더 높은 강도를 나타냈으며 50도에서는 두 종류의 PCM 간의 유의미한 강도차이를 확인하기 어려웠 다. 시멘트 부피대비 10%정도의 PCM 혼입은 콘크리트의 압축강도 하락에 큰 영향을 주지 않으며 오 히려 높아지는 경향을 나타냈으며 그 원인은 잔골재 사용감소에 의한 상대적 시멘트-골재 비의 상승 에 의한 것으로 추정된다. 하지만 10%를 초과하는 혼입률은 시멘트-골재비 상승에 의한 강도 상승 효과보다 콘크리트 내부에서 하중에 저항하는 성능을 거의 낼 수 없는 PCM의 영향이 더욱 커지므로 강도가 감소하는 것으로 판단된다. PCM이 혼입된 콘크리트는 PCM의 상변화 온도에 따라 서로 다른 강도경향을 나타내는 것으로 확인되는데 4.5도 PCM 혼입 콘크리트의 경우 0도와 25도사이에서 상변 화 하므로 해당 구간에서 가장 큰 강도저하를 발생시킨 반면 44도 PCM 혼입 콘크리트의 경우 25도 와 50도사이에서 상변화하므로 해당 구간에서 가장 큰 강도저하가 발생하는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 바이오차 콘크리트의 개발과 역학적 특성에 대한 연구를 통해, 환경친화적이고 지속 가능한 건설 자재로의 활용 가능성을 탐구하였다. 바이오차는 바이오매스와 숯의 합성어로, 탄소격리 효과가 있어 시멘트 대체재로 사용할 수 있는지 실험을 통해 분석하였다. 바이오차를 시멘트 질량비 5%를 치환 최대치로 설정하였다. 실험 변수로 바이오차의 시멘트 대체율을 0%에서 5%까지 1%씩 올 려 대체하여 방식으로 설정하였다. KS F 2403에 따라 시편을 제작하였고, 슬럼프, 압축강도, 쪼갬인장 강도, 휨강도를 실험을 통해 바이오차 콘크리트의 역학적 특성을 분석·비교하였다. 실험 결과, 바이오 차의 대체율이 증가할수록 슬럼프가 감소하는 경향이 나타났다. 압축강도는 바이오차가 시멘트를 대체 함으로써 강도가 감소하였지만, 대체율 1%(23.37MPa)를 제외한 실험체에서 설계기준 압축강도 24MPa 이상을 만족하였다. 휨강도는 대체율 5%가 가장 높았으며 0% 대비 약 12% 증가하였다.

초고성능 콘크리트의 시멘트량 저감을 위해 시멘트와 치환하여 사용가능한 시멘트계 재료를 사용한 연구를 사전 조사하여 플라이애시와 고로슬래그를 선정하였다. 시멘트와 실리카흄 조합으로 120 MPa 이상의 압축강도를 보인 배합을 사용해 바인더조합의 변화에 따른 압축강도, 휨강도를 평가하였다. 플 라이애시와 고로슬래그를 사용한 배합은 유동성이 향상되었으며, 플라이애시는 압축강도가 실리카흄만 사용한 경우보다 다소 감소하였으나, 고로슬래그를 사용한 실험체는 실리카흄만 사용한 실험체와 유사 한 결과를 나타내었다.

초고성능 콘크리트의 충전밀도 향상을 위해 잔골재보다 미세한 실리카플라워를 사용하여 물리적 특 성변화를 분석하였다. 평균입경 300㎛의 규사를 100㎛인 실리카플라워로 일부 치환하여 압축강도, 휨 강도 변화와 유동성 변화를 측정하였다. 실리카플라워 사용으로 인해 압축강도와 휨강도가 향상되었으 나 유동성 저하로 인해 동일한 유동성을 확보하기 위해 추가적인 고성능감수제의 투입이 필요하였다. 유동성 저하는 바인더 차이에는 큰 영향을 받지 않았으며, 추가적인 고성능감수제 투입은 유사하게 나 타났다.

콘크리트 포장의 조기 파손을 초래하는 콘크리트 혼합물의 품질 저하는 최근 종종 발생되고 있다. 이로 인한 유지보수 비용 또한 증 가하는 추세이다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 콘크리트 배합 시 효과적으로 유변학적 특성을 측정하여 콘크리트 품질을 예 측할 수 있는 시제품 개발을 연구 중이다. 현재 상용화되어 사용되고 있는 ICAR Plus Rheometer 장비의 이론을 변경 적용하여, 본 시제품 Twin Shaft Rheometer mixer를 개발하였다. 동시에 레오미터 장비를 활용해 유변학적 특성을 확인하고 측정하였다. 콘크리트 의 변형과 움직임을 분석하기 위해 수직, 수평 거동의 비교분석을 진행하였고, 흐름 저항성과 토크 점성을 이용하여 유변학적 특성을 기존 장비와 비교 분석하였다. 그 결과 절댓값의 차이는 존재하나 선형적 유사성을 가지는 것을 알 수 있었다. 높은 정확성을 위해 추 가연구는 진행하고 있다. 추가로 슬럼프 측정 센서 또한 개발 진행 중이며, 이 장비는 마이크로파를 통해 매질의 변화를 측정하여 슬 럼프를 유추하는 센서로 더욱 정밀한 결과값을 위해 추가연구 진행하고 있다.

해양폐기물 중 하나인 패각의 발생량은 매년 증가하고 있으나, 대부분이 해안 근처에 야적되거나 방치되어 환경적·사회적으로 문 제가 되고 있다. 천연 골재 부존량 감소에 따른 골재 대체재로서 패각이 사용된다면 재료 수송에 따른 물류비용을 효과적으로 감축시 킬 수 있어 자원 재활용을 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅 기술을 활용한 해양 구조물의 건설 재료로서 패각 잔 골재의 사용 가능성을 분석하였다. 패각을 활용한 3D 프린팅 콘크리트는 패각 잔골재와 시멘트 풀 계면 등의 공극 요인으로 일반 콘 크리트 대비 낮은 강도를 가지기 때문에 역학적 성능 평가를 위한 미세구조 특성 분석이 요구된다. 유동성, 출력성 및 적층성을 고려하 여 3D 프린팅 콘크리트의 배합을 선정하였으며, 패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성과 미세구조를 분석하였다. 시편의 물성을 평가하기 위해 3D 프린터로 압축강도와 부착강도 시편을 제작하였고 강도 시험을 진행하였다. 미세구조를 분석하기 위해 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 SEM 촬영을 수행하였으며, 히스토그램 기반 상 분리 방법을 적용하여 공극을 분리하였다. 패각 잔골재 종류에 따른 공극률을 확인하고 확률함수를 활용하여 공극 분포 특성을 정량화하였으며, 패각 잔골재의 종류에 따른 시편의 역학적 물성과 미세구조 특성 간의 상관관계를 확인하였다.

In this study, a milled carbon nanofiber-reinforced composite paint was prepared to enhance the anti-corrosive properties of concrete structures. Shorter-length (40 μm) milled carbon fibers (MCFs) showed an increased viscosity relative to longer MCFs (120 μm) owing to their 2 weeks (the decrease was especially strong in the acid solution). A carbon nanotube (CNT)- reinforced composite paint showed similar results in uniform distribution in the epoxy resin. The latter showed a decrease in viscosity owing to agglomerative movement in the epoxy resin. The surface hardness and tensile strength of the composite paint linearly increased as the carbon nanofiber loading was increased by up to 7.2 wt% in the epoxy resin, and slowly decreased after soaking in a sulfuric acid or sodium hydroxide solution for to those of the MCFs, whereas CNTs dispersed in isopropyl alcohol (IPA) in advance and mixed with resin showed lower hardness values than those without dispersion in IPA at the same loading. The mechanical properties such as the Shore D hardness and tensile strength of the MCF-reinforced composite paint increased significantly, resulting in a slower surface degradation of the composite paint concrete in a sulfuric acid and sodium hydroxide solution.

In this paper, the mechanical properties of glass fiber reinforced plastic (GFRP) rebar, which has been applied as an concrete reinforcement, and produced carbon fiber reinforced plastic (CFRP) grid were compared to develop a concrete reinforcement material with excellent mechanical properties. In addition, the mechanical properties of CFRP prepared with each molding process were evaluated. Three molding processes were evaluated: prepreg oven bagging, reaction injection molding (RIM), and pultrusion. The tensile strength of the CFRP grid prepared through pultrusion was 2.85GPa, the elastic modulus was 169.81GPa, and the strain was 1.68%, which was 2.85 times better in tensile strength, and 2.83 times better in elastic modulus compared mechanical properties of GFRP rebar. The strain was confirmed to be equivalent to GFRP rebar.

PURPOSES : Experimental findings pertaining to the mechanical properties of calcium aluminate cement (CAC)-based repair mortars incorporated with anhydrite gypsum (AG) are described herein. METHODS : To prepare the mortars, three different levels of AG were adopted and the ratio of water–cementitious materials was fixed at 0.50. For comparison, mortar composed of ordinary Portland cement was prepared. The fluidity, setting time, compressive and bond strengths, absorption and surface electric resistivity of the mortars were measured at predetermined periods. RESULTS : The incorporation of AG increases the fluidity but decreases the setting time of the CAC-based repair material system. However, the AG in the CAC mixes does not effectively enhance the compressive strength of the mortars owing to the decreased formation of CA hydrates, such as CAH10 and C2AH8. Meanwhile, the mortar with 10% AG shows excellence absorption. CONCLUSIONS : The mechanical properties of CAC based-mortars rely significantly on the amount of AG incorporated. However, further studies regarding the microstructure and durability of CAC-AG repair mortars must be conducted to obtain the optimal mixture.

Some Spent Fuel Pools (SFPs) will be full of Spent Nuclear Fuels (SNFs) within several years. Because of this reason, building interim storage facilities or permanent disposal facilities should be considered. These storage facilities are divided into wet storage facilities and dry storage facilities. Wet storage facility is a method of storing SNF in SFP to cool decay heat and shielding radiation, and dry storage facility is a method of storing SNF in a cask and placing on the ground or storage building. However, wet storage facilities have disadvantages in that operating costs are higher than that of dry storage facilities, and additional capacity expansion is difficult. Dry storage facilities have relatively low operating costs and are relatively easy to increase capacity when additional SNFs need to be stored. For this reason, since the 1990s, the number of cases of applying dry storage facilities has been increasing even abroad. Dry storage facilities are divided into indoor storage facilities and outdoor storage facilities, and outdoor storage facilities are mostly used to take advantage of dry storage facilities. In the case of outdoor storage facilities, the cask in which SNFs are stored is placed on a designed concrete pad. During this storage, the boring heat generated by SNFs cools into natural convection and the cask shields the radiation that SNFs generates. However, if an accident such as an earthquake occurs and the cask overturns during storage, there may be a risk of radiation leakage. Such a tip-over accident may be caused by the cask slipping due to the vibration of an earthquake, or by not supporting the cask properly due to a problem in the concrete pad. Therefore, in the case of outdoor dry storage facilities, it is necessary to evaluate the seismic safety of concrete pads. In this paper, various soil conditions were applied in the seismic analysis. Soil conditions were classified according to the shear wave velocity, and the shear wave velocity was classified according to the ground classification criteria according to the general seismic design (KDS 17 10 00). The concrete pad was designed with a size that 8 casks can be arranged at regular intervals, and 11# reinforcing bars were used for the design of the internal reinforcement of the concrete pad according to literature research. The cask was designed as a rigid body to shorten the analysis time. The soil to which the elastic model was applied was designed under the concrete pad, and infinite elements were applied to the sides and bottom of the soil. The effect on the concrete pad and cask by applying a seismic wave conforming to RG 1.60 to the bottom of the soil was analyzed with a finite element model.

Concrete structures of spent nuclear fuel interim storage facility should maintain their shielding ability and structural integrity during normal, off-normal and accident conditions. The concrete structures may deteriorate if the interim storage facility operates for more than several decades. Even if deterioration occurs, the concrete structures must maintain its unique functions (shielding and structural integrity). Therefore, it is necessary to establish an analysis methodology that can evaluate whether the deteriorated concrete structure maintains its integrity under not only normal or off-normal condition but also accident condition. In accident conditions such as tip over and aircraft collision, both static material properties and dynamic properties of the concrete are required to evaluate the structural integrity of the concrete structures. Unlike the calculated damage results for the static deformation of the concrete structure, it is very difficult to accurately estimate the damage values of the degraded concrete structures where an aircraft collides at a high strain rate. Therefore, the present authors have a plan to establish a database of the dynamic material properties of deteriorated concrete and implement to a Finite Element Analysis model. Prior to that, dynamic increase factors described in a few technical specifications were investigated. The dynamic increase factor represents the ratio of the dynamic to static strength and is normally reported as function of strain rate. In ACI-349, only the strain rate is used as a variable in the empirical formula obtained from the test results of specified concrete strengths of 28 to 42 MPa. The maximum value of dynamic increase factor is limited to 1.25 in the axial direction and 1.10 in the shear direction. On the other hand, in the case of the CEB model, static strength is included as variables in addition to the strain rate, and a constitutive equation in which the slope changes from the strain rate of 30 /s is proposed. As plotting the two dynamic increase factor models, in the case of ACI, it is drawn as a single line, but in the case of CEB, it is plotted as multiple lines depending on the static strength. The test methods and specimen sizes of the previously performed tests, which measured the concrete dynamic properties, were also investigated. When the strain rate is less than 10 /s, hydraulic or drop hammer machines were generally used and the length of the specimens was more than twice the diameter in most cases. However, in the case of Split Hopkinson Pressure Bar tests, the small size specimens are preferred to minimize the inertia effect, so the specimens were small and the length was less than twice the diameter. We will construct the dynamic properties DB with our planned deteriorate concrete specimen test, and also include the dynamic property data already built in the previous studies.