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        • KCI등재

          철도교용 단지간 프리캐스트 콘크리트패널의 개발

          설대호(Dae-Ho Seol),이경찬(Kyoung-Chan Lee),김기현(Ki-Hyun Kim),윤석구(Seok-Goo Youn) 한국콘크리트학회 2016 콘크리트학회논문집 Vol.28 No.5

          이 논문에는 교량바닥판의 지간장이 짧은 단지간용 프리캐스트 콘크리트패널에 대해 수행한 정적하중 재하실험 결과들을 나타내었다. 단지간용 콘크리트패널은 콘크리트패널 하면에 콘크리트리브가 부착되어 있으며, 기존 LB-DECK과 달리 콘크리트패널 상면에 Top bar가 없는 단면이다. 콘크리트패널에 부착되는 콘크리트리브의 개수와 단면 상세는 교량바닥판의 지간장과 철근콘크리트바닥판 두께 변화에 따른 설계하중에 대해 변수해석 결과를 토대로 결정하였다. 콘크리트패널 상면에는 현장타설되는 콘크리트와 합성거동을 위해 전단철근을 배치하였다. 변수해석을 통해 산정된 콘크리트패널이 설계하중에 대해 사용성과 안전성을 만족하는 가를 확인하기 위해 정적하중 재하실험을 수행하였다. 지간장 1.6 m인 단지간 콘크리트패널 실험체 3개 제작한 후 정적하중 재하하면서 각 실험체의 처짐, 균열, 그리고 최종 파괴양상을 살펴보았다. 설계하중이 작용할 때 각 실험체의 처짐, 균열하중, 그리고 균열폭을 토대로 사용성을 평가하였다. 또한 각 실험체의 최종 파괴양상과 극한강도를 토대로 계수설계하중에 대한 안전성을 평가하였다. 실험 결과 단지간용 콘크리트패널이 사용성과 안전성을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 단지간용 콘크리트패널을 적용할 수 있는 교량바닥판의 지간장 범위를 검토하였다. This paper presents experimental static test results of the precast concrete panels developed for short-span concrete bridge deck form. Different from LB-DECK, concrete rib attached to the bottom surface of concrete panel, and Top-bar is not used at the top surface of concrete panel. Number of concrete ribs and cross-section details of concrete rib are determined from the analytical results of parametric study considering the span length and the thickness of concrete bridge decks. Shear rebars are installed at the top surface of concrete panel for composite action between precast concrete panel and cast-in-place concrete. In order to evaluate the safety and the serviceability of the developed short-span concrete panel subjected to design load, static load test is conducted. Three test panels with span length of 1.6m are fabricated, and during the load test displacements, strains and cracks of test panels are measured and final failure modes are investigated. Serviceability of the test panels is evaluated based on the results of displacements, cracking load, and crack width at the design load level. Safety is also evaluated based on the comparison of the ultimate strength and the factored design load of test panels. Based on the test results, it is confirmed the short-span precast concrete panel satisfies the serviceability and safety regulated in design codes. In addition, the range of span length of concrete bridge decks for the short-span concrete panel is discussed.

        • KCI등재

          콘크리트의 탄산화 관점에서 CO2 배출량-흡수량 평가에 관한 연구

          이상현(Sang-Hyun Lee),이성복(Sung-Bok Lee),이한승(Han-Seung Lee) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회논문집 Vol.21 No.1

          콘크리트는 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하는 시멘트를 사용하기 때문에 반친환경적 재료로 인식되고 있다. 하지만 콘크리트는 사용기간 중 탄산화 과정을 통하여 대기중의 이산화탄소를 흡수한다. 이에 본 연구에서는 기존문헌 고찰을 통하여 1) 콘크리트 내 탄산화 가능한 물질의 농도, 2) 탄산화된 콘크리트의 체적, 3) 이산화탄소 분자량을 이용, 탄산화를 통한 콘크리트의 이산화탄소 흡수량의 정량적 산출 방법을 제시하였다. 또한 콘크리트 생산에 사용되는 재료들의 이산화탄소 배출량 자료를 이용하여 단위 콘크리트 생산에 따른 이산화탄소 배출량을 정량적으로 산출하였다. 이러한 콘크리트의 이산화탄소 흡수량 및 배출량의 정량적 산출방법을 이용하여 실제 사용중인 아파트 건축물 1동을 대상으로 하여 콘크리트의 생산에 따른 배출량과 사용기간에 따른 이산화탄소 흡수량을 정량적으로 산출하여 이산화탄소의 배출량-흡수량 평가를 실시하였다. 그 결과 건축물을 40, 60, 80년 사용시, 사용된 콘크리트의 이산화탄소 배출량 대 흡수량의 비율이 3.65, 4.47, 5.18%로 나타났다. 본 연구는 콘크리트 생산 및 사용에 따른 이산화탄소 배출량-흡수량의 정량적 산정방법에 연구의 목적을 두었으며 이산화탄소 배출량-흡수량 평가 결과 구조물을 80년 사용할 시 약 5.18%로 그 값이 미비하였으나 시멘트의 혼화재 치환율 증가를 통한 배출량 저감과 탄산화 체적 증가를 통한 이산화탄소 흡수량 증가를 통해 배출량-흡수량을 향상시킬 수 있으며, 향후 콘크리트의 이산화탄소 배출량-흡수량 평가에 본 연구의 방법이 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. A concrete is considered unfriendly-environmental material because it uses cement which emits much CO2 during producing process. However, a concrete absorbs CO2 through carbonation process during service life. In this paper how much concrete absorbs CO2 through carbonation was calculated using 1) concentration of carbonatable substances in concrete, 2) carbonated volume of concrete, 3) molecular weight of CO2 based on references and the method was proposed. CO2 emission from producing 1m3 concrete was calculated based on CO2 emission datum of materials used in concrete. From using these methods that calculate CO2 emission and absorption of concrete, assessment of CO2 emission-absorption against a real apartment was conducted by subtracting absorption CO2 according to service life from CO2 emission in the process of making concrete. As a result, a ratio of absorption over emission of CO2 through concrete carbonation according to service life 40, 60, 80 years was assessed about 3.65, 4.47, 5.18%. An objective of this study is to propose how to calculate emission - absorption of CO2 from producing and using concrete. Although the result value, emission - absorption of CO2, is 5.18% very low when the service life of an apartment is 80years, the value can be improved by reducing emission from using blended cement such as blast furnace slag or increasing replacement ratio of cement and increasing carbonated volume of concrete from expanding service life of a building. This study may be useful when CO2 emission - absorption of concrete is evaluated in the further study.

        • KCI등재

          하이브리드 섬유로 보강된 콘크리트 포장의 역학적 특성 실험연구

          박종섭(Jong-Sup Park),최성용(Sung-Yong Choi),정우태(Woo-Tai Jung),박영환(Young-Hwan Park) 한국콘크리트학회 2013 콘크리트학회논문집 Vol.25 No.1

          시멘트 콘크리트 포장은 중차량에 대한 뛰어난 적용성과 장기간의 공용성을 지녔고, 아스팔트보다 구입이 용이하여 내구성 및 경제적 측면에서 우수한 장점을 가지고 있으나, 아스팔트 포장에 비해 노후화 되거나 파손이 발생할 경우 대규모 유지보수가 발생할 수 있는 단점이 있다. 콘크리트 포장의 손상은 대부분 균열에 의한 것으로 콘크리트 포장의 초기 및 장기균열을 제어할 수 있는 기술 확보가 필요하다. 이 연구에서는 일반적인 구조용 콘크리트 배합에 비해 단위수량이 낮고 굵은 골재 최대 치수가 큰 콘크리트 포장 배합에서의 섬유보강 효과를 평가하기 위해 직경이 작고 형상비가 큰 마이크로 섬유와 직경이 크고 형상비가 작은 매크로 섬유로 하이브리드 보강된 콘크리트 포장용 배합에 대한 기본적인 성능실험을 수행하였다. 실험 결과 콘크리트 포장 배합의 섬유보강 효과는 일반 구조용 콘크리트 배합에 비해 낮은 것으로 나타났으나 하이브리드 섬유로 보강된 콘크리트 포장 배합은 휨강도 및 인성보강 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히 하이브리드 섬유보강 콘크리트는 포장 손상의 주요 요인인 콘크리트 포장의 초기 건조수축을 제어하는데 매우 효과적인 것으로 나타났다. Cement concrete pavement offers long-term service life and excellent applicability for heavy traffic. It is easier to purchase and more durable and economical than the asphalt pavement. However, it is difficult to repair and rehabilitate compared to the asphalt pavement when it comes to the maintenance problem. Since the crack is the main reason of the damage of concrete pavement, it is necessary to control the early and long-term crack in the concrete pavement. In this experimental study, the basic performance tests have been carried out to investigate the effect of hybrid fibers which were composed of micro fibers with small diameter and high aspect ratio and macro fibers with large diameter and low aspect ratio on the concrete pavement, in which lower water ratio and larger aggregates were used compared to the general concrete mixture. The test results showed that the flexural strength and toughness of concrete pavement mixture have been increased with the use of hybrid fibers in the concrete pavement mixture, even though they were less effective compared to the normal concrete mixture. It was found that the hybrid fibers were effective to control the early shrinkage of the concrete pavement which is one of the main reasons of the damage in the concrete pavement.

        • KCI등재

          콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성에 미치는 광물질 혼화재의 영향

          배수호(Su-Ho Bae),박재임(Jae-Im Park),이광명(Kwang-Myong Lee) 한국콘크리트학회 2010 콘크리트학회논문집 Vol.22 No.2

          하수도, 오·폐수, 토양 속, 지하수 및 해수 등의 환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 산 및 황산염에 노출되어 있다. 이 같은 산 및 황산염 침투로 포틀랜드 시멘트 중의 수화생성물과 산 및 황산염 이온이 반응하여 팽창 수화물을 생성함으로써 콘크리트에 팽창 및 균열을 발생시켜, 결국 콘크리트 매트릭스에 손상을 일으킨다. 따라서 이 연구의 목적은 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성에 미치는 광물질 혼화재의 영향을 평가하여, 황산 및 황산염 침투에 대한 고저항성 콘크리트를 제시하는 것이다. 이를 위하여 광물질 혼화재의 형태 및 비율을 변화시킨 OPC, 2성분계 및 3성분계의 3가지 종류의 시멘트를 사용하여 물-결합재비 32% 및 43%인 콘크리트를 제조하였다. 제작된 콘크리트시편은 민물, 5% 황산, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 재령 28, 56, 91, 182 및 365일 동안 각각 침지시켰다. 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성을 평가하기 위하여 외관변화 관찰과 압축강도 비 및 질량 변화율을 측정하였다. 그 결과, 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트의 황산 및 황산나트륨 침투에 대한 저항성은 OPC 콘크리트 경우보다 훨씬 우수한 것으로 나타났으나, 황산마그네슘의 경우 비결합재질의 규산마그네슘수화물(M-S-H)의 형성으로 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 불리한 것으로 나타났다. It has been well known that concrete structures exposed to acid and sulfate environments such as sewer, sewage and wastewater, soil, groundwater, and seawater etc. show significant decrease in their durability due to chemical attack. Such deleterious acid and sulfate attacks lead to expansion and cracking in concrete, and thus, eventually result in damage to concrete matrix by forming expansive hydration products due to the reaction between portland cement hydration products and acid and sulfate ions. Objectives of this experimental research are to investigate the effect of mineral admixtures on the resistance to acid and sulfate attack in concrete and to suggest high-resistance concrete mix against acid and sulfate attack. For this purpose, concretes specimens with three types of cement (ordinary portland cement (OPC), binary blended cement (BBC), and ternary blended cement (TBC) composed of different types and proportions of admixtures) were prepared at water-biner ratios of 32% and 43%. The concrete specimens were immersed in fresh water, 5% sulfuric acid, 10% sodium sulfate, and 10% magnesium sulfate solutions for 28, 56, 91, 182, and 365 days, respectively. To evaluate the resistance to acid and sulfate for concrete specimens, visual appearance changes were observed and compressive strength ratios and mass change ratios were measured. It was observed from the test results that the resistance against sulfuric acid and sodium sulfate solutions of the concretes containing mineral admixtures were much better than that of OPC concrete, but in the case of magnesium sulfate solution the concretes containing mineral admixtures was less resistant than OPC concrete due to formation of magnesium silicate hydrate (M-S-H) which is non-cementitious.

        • KCI등재

          플라이애시 및 고로슬래그 미분말의 치환율에 따른 삼성분계 콘크리트 특성 및 탄산화 저항성 평가에 관한 연구

          전배호(Bae-Ho Jeon),김하석(Ha-Seog Kim),이세현(Sea-Hyun Lee) 한국콘크리트학회 2018 콘크리트학회논문집 Vol.30 No.1

          본 연구에서는 FA 및 BFS의 대량 치환이 삼성분계 콘크리트의 물리적 특성 및 내구성에 미치는 영향을 파악하고, 삼성분계 콘크리트의 기준 제정을 위한 데이터베이스 구축을 위해서, FA 및 BFS의 다양한 치환율에 따른 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트 특성, 강도, 탄성계수, 중성화 저항성 등을 실험적 검토를 통해 비교 분석하고, 그 특징에 대해 고찰하였다. 실험결과 삼성분계 콘크리트는 치환율에 상관없이 공기량은 OPC보다 적지만 슬럼프에서는 OPC와 비슷한 양상을 보인다. BFS 및 FA를 치환한 모든 삼성분계 콘크리트의 응결시간은 OPC만 사용한 콘크리트보다 지연되는 현상을 나타냈다. 또한 BFS 및 FA를 50 ~ 90 % 대량 치환한 삼성분계 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수는 온도조건에 상관없이 OPC만 사용한 콘크리트보다 낮게 나타났다. BFS 및 FA의 치환율이 증가할수록 삼성분계 콘크리트의 탄산화도 촉진되는 것을 확인하였고, 이러한 경향은 BFS 및 FA의 치환율 증가와 함께 Ca(OH)2의 소비와 Ca양의 감소가 복합적으로 일어나서, pH 유지 능력이 저하된 결과라고 판단된다. In this study, the effect of large amount of FA and BFS substitution on physical properties and durability for ternary concrete was investigated. In order to construct a database for the establishment of standard for ternary concrete, the properties, strength, elastic modulus, and neutralization resistance of concrete with various substitution ratios of FA and BFS were compared and analyzed by experimental study. As a result of an experiment, ternary blended concrete has less air content than OPC does, but it has similar slump to that of OPC, regardless of the replacement ratio. There was a delay in the setting time of all types of ternary blended concrete with BFS and FA replaced than in that of concrete using OPC only. In addition, the compressive strength and the elastic modulus of concrete with the BFS and FA replaced in large quantities of 50 % to 90 % were lower than those of concrete using OPC only, regardless of the temperature condition. It was found that the more the replacement ratio of BFS and FA, the more the acceleration of carbonization of ternary blended concrete got, and it is judged that this tendency is a result of the decline of its ability to maintain pH as the consumption of Ca(OH)2 and the reduction in the quantity of Ca take place in combination with the increase in the replacement ratio of BFS and FA.Therefore, it is considered that quality control through tentative care and measures is necessary for the application of ternary concrete in which FA and BFS are mass substituted.

        • KCI등재

          경량콘크리트 연속보의 전단내력에 대한 골재크기의 영향

          양근혁(Keun-Hyeok Yang),문주현(Ju-Hyun Mun) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회논문집 Vol.21 No.5

          철근콘크리트 연속 보의 전단거동에 대한 골재 최대직경의 영향을 평가하기 위하여 24개의 실험체가 실험되었다. 전경량, 모래경량 및 보통중량콘크리트 보에서 최대 골재직경은 4 mm에서 19 mm로 변하였으며, 전단경간비는 2.5와 0.6으로 있었다. 보통중량콘크리트 보의 무차원 최대전단내력에 대한 동일조건의 경량콘크리트 보의 무차원 최대 전단내력의 비가 ACI 318-05에서 제시하는 수정계수와 비교되었다. 파괴면에 대한 현미경 사진으로부터 경량콘크리트 보의 파괴면은 주로 골재를 관통하지만 파괴되지 않은 경량골재들도 다수 발견되었는데, 이는 경량콘크리트 보의 전단 거동 향상에 기여하였다. 이로 인해 경량콘크리트 연속 보의 최대전단내력은 골재 최대직경의 증가와 함께 증가하였는데, 그 증가기울기는 보통중량콘크리트 연속보에 비해 낮았다. ACI 318-05에서 제시하는 수정계수는 경량콘크리트 연속 보에서는 다소 불안전측에 있었는데, 그 불안전측은 최대 골재직경의 증가와 함께 증가하였다. 또한 ACI 318-05의 전단규정에 대한 안전성은 보통중량콘크리트 보에 비해 경량콘크리트 보에서 낮았다. Twenty-four beam specimens were tested to examine the effect of the maximum aggregate size on the shear behavior of lightweight concrete continuous beams. The maximum aggregate size varied from 4 mm to 19 mm and shear span-to-depth ratio was 2.5 and 0.6 in each all-lightweight, sand-lightweight and normal weight concrete groups. The ratio of the normalized shear capacity of lightweight concrete beams to that of the company normal weight concrete beams was also compared with the modification factor specified in ACI 318-05 for lightweight concrete. The microphotograph showed that some unsplitted aggregates were observed in the failure planes of lightweight concrete beams, which contributed to the enhancement of the shear capacity of lightweight concrete beams. As a result, the normalized shear capacity of lightweight concrete continuous beams increased with the increase of the maximum aggregate size, though the increasing rate was lower than that of normal weight concrete continuous beams. The modification factor specified in ACI 318-05 was generally unconservative in the continuous lightweight concrete beams, showing an increase of the unconservatism with the increase of the maximum aggregate size. In addition, the conservatism.

        • KCI등재

          강섬유 보강 콘크리트의 배합비와 역학적 특성 사이의 관계 추정

          최현기(Hyun-Ki Choi),배백일(Baek-Il Bae),구해식(Hae-Shik Koo) 한국콘크리트학회 2015 콘크리트학회논문집 Vol.27 No.4

          본 연구는 섬유보강 콘크리트의 실무 적용을 위한 성능 평가에 대해 재료 시험으로 낭비되던 시간과 노력을 최소화하고 적용에 있어서의 이론적인 배경을 확보하기 위해, 기존의 가이드라인 및 시험 기준에 따른 실험 결과의 수집과 통계적 분석을 통한, 콘크리트의 압축강도에 기반한 주요 특성들을 특정하기 위해 수행되었다. 섬유보강콘크리트는 다양한 변수에 영향을 받게 되므로 이론적인 접근이 어려운 측면이 있어 본 연구에서는 현재 실무에서 다방면으로 사용되고 있는 100MPa 이하의 압축강도를 가지는 콘크리트를 중심으로 0.25%에서 2% 사이의 강섬유 혼입량에 대한 압축강도와 인장강도 시험을 수행하였다. 인장강도 시험은 표준기관에서 정하고 있는 시험방법인 쪼갬인장강도와 휨인장강도에 대해 수행하였다. 섬유보강콘크리트의 재료시험 결과 쪼갬인장강도와 휨인장강도 모두 압축강도의 증가에 따라 증가하는 추세를 보였으며 강도의 증진률은 압축강도 증가와 함께 감소하는 추세를 보였다. 또한섬유의 혼입량 증가는 인장강도의 증가를 유발하는 것을 확인할 수 있었으며, 압축강도 증가에 따른 인장강도 증진률 감소를 막아 콘크리트 압축강도 증가에 선형적으로 인장강도가 증가하도록 해주는 것을 확인할 수 있었다. 기존 연구들로부터 구축한 데이터베이스를 통한 섬유보강콘크리트의 기계적 성질에 대한 검토를 수행하였다. 다양한 변수에 따른 인장강도의 추정을 위해 인공신경망을 적용하였다. 인공신경망은 multi layer perceptron으로 구성하였으며 전달함수로는 sigmoid 함수를 사용하였고 역전파 알고리즘을 통해 학습을 수행하였다. 인공신경망을 사용한 콘크리트 인장강도의 추정 결과 시험 결과와 추정결과가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 인공신경망에서 결합력이 큰 변수들은 물-시멘트비와 섬유의 혼입량으로 나타났으며 섬유보강콘크리트의 인장강도는 물-시멘트비에 영향을 받는 압축강도와 혼입량을 통해 추정할 수 있을 것으로 판단된다. The main purpose of this study is reducing the cost and effort for characterization of tensile strength of fiber reinforced concrete, in order to use in structural design. For this purpose, in this study, test for fiber reinforced concrete was carried out. Because fiber reinforced concrete is consisted of diverse material, it is hard to define the correlation between mix proportions and strength. Therefore, compressive strength test and tensile strength test were carried out for the range of smaller than 100 MPa of compressive strength and 0.25~1% of steel fiber volume fraction. as a results of test, two types of tensile strength were highly affected by compressive strength of concrete. However, increase rate of tensile strength was decreased with increase of compressive strength. Increase rate of tensile strength was decreased with increase of fiber volume fraction. Database was constructed using previous research data. Because estimation equations for tensile strength of fiber reinforced concrete should be multiple variable function, linear regression is hard to apply. Therefore, in this study, we decided to use the ANN(Artificial Neural Network). ANN was constructed using multiple layer perceptron architecture. Sigmoid function was used as transfer function and back propagation training method was used. As a results of prediction using artificial neural network, predicted values of test data and previous research which was randomly selected were well agreed with each other. And the main effective parameters are water-cement ratio and fiber volume fraction.

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