에틸렌 글리콜법을 이용한 전기로 환원슬래그의 Free CaO 정량 평가에 관한 연구

권성준,임희섭,이한승,Kwon, Seung-Jun,Lim, Hee-Seob,Lee, Han-Seung 한국건축시공학회 2018 한국건축시공학회지 Vol.18 No.4

Blast furnace slag has been actively used as a substitute for cement in the construction field with high value-added through resource recycling research. However, most of the slag cannot find a clear recycling purpose. This is because some slags contain unstable materials and are used for road-use asphalt and embankment, which are low value-added materials. Electric arc furnace reduction slag(ERS) has been reported to contain a large amount of unstable free CaO due to deoxidation and component adjustment. In this study, free CaO of ERS which is generated in Korean steelmakers is quantitatively evaluated by using ethylene glycol method. As a result of free CaO quantitative evaluation of ERS, it was confirmed that there is a big difference according to the location of each field. In addition, ERS generally existed in powder form as undifferentiated characteristics, but it was confirmed that free CaO content was different due to hydration product in aggregate form due to water treatment. In addition, free CaO is an amorphous material and its crystallization characteristics are different due to the influence of temperature when it is cooled. ERS requires a long-term aging period as it contains a lot of free CaO. 본 논문은 한국 철강 생산업체에서 발생되고 있는 ERS의 free CaO를Ethylene glycol법을 이용하여 정량 평가하였다. ERS 생산업체 2곳을 선정하여 ERS의 물리적 특성 및 화학성분 분석을 비교하였으며, Ethylene glycol법을 이용하여 생산업체별, 입경 차이(size), 야적 위치(IN, OUT), 에이징 기간(1day, 7days, 14days, 21days, 28days)에 따른 분류로 free CaO 정량 평가를 진행하였다. 본 연구의 실험결과 ERS의 생산업체별 화학 성분이 일부 차이를 나타내고 있었으며, 야적 위치별, 입경, 에이징 기간에 따른 free CaO의 함량 차이가 나타남을 확인하였다. 이는 free CaO가 비정질 물질로서 에이징 기간이 증가하여도 결정화 되지 못한 것으로 사료된다.

바텀애시를 활용한 경량골재 제조 및 활용 기술

권성준,Kwon, Seung-Jun 한국건설순환자원학회 2012 한국건설순환자원학회지 Vol.7 No.1

우리 학회는 어떻게 성장하고 우리는 어떤 역할을 지향해야 하는가?

권성준,Seung-Jun Kwon 한국건설순환자원학회 2024 한국건설순환자원학회지 Vol.19 No.2

초기 및 임계 염화물량 변화에 따른 내구수명 변화

권성준 ( Kwon Seung-jun ),박선경 ( Park Sun-kyung ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

초기 염화물량 4 수준(0, 300, 700, 1,000 ppm), 임계 염화물량 2 수준(국내 및 일본 콘크리트 설계 기준), 고로슬래그 미분말 치환률 3 수준(0, 30, 50 %)을 고려하여 내구수명을 분석하였다. 초기 염화물이 증가함에 따라 내구수명은 감소하는 거동을 나타냈으나 우려할 정도는 아니며, 고로슬래그 미분말의 혼입 치환률을 증가시킬 경우 OPC 배합 대비 높은 내구수명이 확보되었다. 따라서 관련 조건의 적절한 배합으로 염화물 기준을 합리적인 수준으로 제정한다면 혼소재의 사용과 같은 자원의 선순환을 통해 탄소 저감에 높은 기여를 할 수 있다고 사료된다.

다중 노출환경 특성을 고려한 철근 콘크리트 구조물의 확률론적 보수비 산정

권성준(Seung-Jun Kwon) 한국콘크리트학회 2021 콘크리트학회논문집 Vol.33 No.1

실태조사를 통한 항만 콘크리트 구조물의 균열부 확산계수 추정에 대한 연구

권성준(Kwon Seung-Jun),박상순(Park Sang-Soon) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.5A

콘크리트의 내구성에 대한 문제중 염해는 여전히 가장 지배적인 열화인자이며, 설계, 재료, 시공을 포함하여 염화물 모델링 및 해석에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 공학의 주요 목표중 하나가 실제 구조물의 거동을 모사하는 것이므로 실태조사를 통한 염화물 거동 분석은 중요한 의미를 가지고 있다. 콘크리트의 염화물 거동에 대해서는 많은 연구가 수행되고 있으나 건전부에 주로 국한하고 있으며, 균열부 콘크리트 거동에 대해서는 뚜렷한 검증이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 그러나 콘크리트는 시공중 재령 초기에 수화발열, 건조수축과 같은 기구에 의해서 균열이 발생하기 쉬우며, 이렇게 발생한 균열은 시간의 경과에 따라 열화인자의 주된 통로가 되어 국부적인 철근부식을 야기하게 된다. 본 연구는 해수에 노출된 콘크리트 구조물의 외관조사를 수행하였으며, 실태조사를 통하여 건전부 확산계수를 도출하였다. 한편 일반적인 허용 균열폭 범위인 0.1, 0.2, 0.3 ㎜의 균열폭을 대상으로 균열부 콘크리트의 겉보기 확산계수를 실험적으로 도출하였다. 도출된 균열부 확산계수는 건전부 확산계수와 균열폭의 함수로 표현되었으며, 이 관계를 이용하여, 대상구조물의 내구수명을 평가하였다. 한편 시방서에서 제시하는 균열을 고려한 확산계수식을 이용하여, 동일 구조물의 내구수명을 평가하였으며, 각 방법에 따른 결괴를 비교하였다. 해석결과, 현재 시방서상의 확산계수식은 허용균열폭 이내일 경우, 과소하게 확산계수를 예측하고 있었으며, 다수의 실태조사를 통하여 균열를 고려한 확산계수의 도출이 필요함을 알 수 있었다. Chloride attack in concrete structure is one of the most deterioration phenomena so lots of researches are focused on this field such as modeling and analysis of chloride behavior including material, design, and construction. However, one of the major object is to simulate the chloride behavior of existing structures and it is also important to evaluate it through the field survey. Generally researches for chloride behavior are focused on sound concrete but it is rarely carried out to evaluate and verify that in cracked concrete. Cracks in early-aged concrete, however, may occur inevitably through the mechanism such as cement hydration and shrinkage and they can be the main routes for deteriorating agent, which induce local steel corrosion. In this study, field survey for concrete structures exposed to sea water is performed and apparent diffusivities of chloride ion in sound concrete is evaluated. Furthermore, those in cracked concrete with 0.1, 0.2, and 0.3 ㎜ crack width are also experimentally evaluated. The evaluated diffusivities in cracked concrete are expressed in terms of crack width and those in sound concrete and service life prediction for target structure is carried out through the relationship between them. Additionally, Utilizing the diffusion factor for crack effect from domestic specification, service life prediction is performed for the same structure, and comparison between the results from the derived relationship and those from domestic specification is also carried out. Through this study, chloride diffusivity with crack effect in domestic specification is evaluated to underestimated the chloride behavior and it is currently necessary to derive the quantitative crack effect through comprehensive field survey.

신경망 이론과 마이크로 모델링을 통한 혼화재를 사용한 콘크리트의 염화물 침투해석

권성준(Kwon Seung-Jun),송하원(Song Ha-Won),변근주(Byun Keun Joo),박찬규(Park Chan Kyu) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.1A

염해는 콘크리트 구조물의 가장 중요한 열화요인중 하나이다. 염해에 대한 정량적인 평기를 위해서는 자유염화물의 확산거동을 직접적으로 지배하는 확산계수가 정확하게 도출되어야 하지만 다양한 배합에 적용하기에는 많은 시간과 경비가 필요하다. 기존에 사용되는 물-시멘트비에 대한 회귀분석식으로 표현되는 확산계수식은 주로 겉보기 확산계수이며 시멘트량, 골재량 등의 다양한 배합변수를 고려할 수 없으므로 혼화재를 사용한 콘크리트의 확산계수 도출에 사용되기는 어렵다. 본 연구에서는 신경망 이론을 이용한 염화물 확산계수의 도출과 이를 고려한 혼화재를 사용한 콘크리트의 염화물 침투예측기법을 개발하였다. 이를 위해, 다양한 혼화재료(고로슬래그 미분말, 플라이 애쉬, 실리카 퓸)를 사용하여 제조된 콘크리트에 대하여 시간에 따른 염화 물 촉진실험을 수행하였으며, 염화물 이온의 확산계수를 도출하였다. 도출된 확산계수에 대해서 7개의 배합인자 및 수중양생기간을 뉴런으로 설정한 뒤,30개의 배합, 120개의 확산계수측정값에 대하여 오차 7%의 학습을 수행하였다. 이후 신경망 이론을 통하여 도출된 확산계수는 초기재령 콘크리트의 거동을 나타내는 다상수화발열모델과 공극구조 형성모델에 기초한 염화물 침투 해석에 이용되어 수치해석을 수행하였으며, 실험결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 개발된 염화물 해석방법은 기존의 혼화재료를 사용한 콘크리트의 염화물 침투 실험지료에 대해 적용한 결과, 타당한 해석결과를 나타내고 있음을 알 수 있었다. Chloride attack is one of the major deteriorations in concrete structures. In order to quantify chloride behavior in concrete, accurate prediction of ditfusivity coefficient of chloride ion is necessary. In conventional prediction equations, the apparent diffusivity coefficient is expressed only with the water to cement ratio (W/C), i.e., the detailed mix proportions of concrete are not considered to obtain the diffusivity coefficient of concrete with mineral admixtures. In this study, a numerical technique for chloride penetration in the concrete with mineral admixtures using diffusivity coefficient from neural network algorithm is proposed. In order to obtain the comparable data set considering various mineral admixtures such as ground granulated blast-furnace slag (GGBFS), fly ash (FA) and slica fume (SF), a series of rapid chloride penetration tests are performed and a limited number of diffusivity coefficients are obtained. Total eight neurons (seven material components in trial mixture designs and curing period in submerged condition) are used for neural network. Through the neural network, 120 diffusivity coefficients from 30 mixture designs are obtained and the average of analyzed data is evaluated to be about 7%, which can be statistically acceptable. Finally, an evaluation technique for chloride penetration in the HPC is also developed by utilizing multi component hydration heat model (MCHHM) and micro pore structure formation model (MPSFM) along with obtained diffusivity coefficients from neural network. The applicability of the developed technique is also verified by comparing the simulation results with experimental results as well as other data.

균열을 가진 초기재령 콘크리트의 탄산화 해석

권성준(Kwon Seung-Jun),송하원(Song Ha-Won),변근주(Byun Keun-Joo),이승훈(Lee Seung-Hoon) 대한토목학회 2004 대한토목학회논문집 A Vol.24 No.5A

양생조건에 따른 초기재령 시멘트 모르타르의 전자기 특성에 대한 실험적 연구

권성준(Kwon Seung-Jun),송하원(Song Ha-Won),Maria Q. Feng 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.5A

최근 들어 비파괴기술이 발달함에 따라, 콘크리트 구조물의 건전성 평가에 전자기 특성을 이용한 평가기법이 적용되고 있다. 시멘트 건설재료와 같은 절연성 재료는 고유한 유전상수 또는 전도율을 가지므로 특성화될 수 있는데, 이러한 전자기 특성은 물-시멘트비, 단위 시멘트 량과 같은 배합조건에 따라 변화하게 된다. 실내조건에 노출된 시멘트 모르타르는 일반적으로 수분에 포화되지 않으므로, 공극률이 전자기특성에 큰 영향을 미치는데, 이러한 공극률은 주로 초기재령에서 결정되어지며, 양생조건에 따라 매우 민감하게 변화한다. 본 연구에서는 4가지 종류의 물시멘트비를 가진 시멘트 모르타르를 대상으로, 전자기 특성(유전상수, 전도율)을 광범위 대역인 0.2 ㎓~20 ㎓ 범위에서 측정하였다. 각 시편은 배합 후 0일에서 28일까지 총 5가지의 다른 수중양생기간을 가지도록 하였으며,28일 이후, 실내노출상태에서 전자기 특성을 측정하였다. 한편 28일 재령시, 수은압입법을 통하여 공극률을 분석하였으며, 실내상태의 수분손실을 측정하여 포화도를 평가하였다. 양생초기부터 변화하는 공극률을 평가하기 위해, 초기재령 콘크리트의 거동 평가 프로그램을 이용하여 시멘트 모르타르의 공극률 변화를 분석하였으며, 측정된 전자기 특성의 변화를 분석하였다. 전자기 특성을 영향인자(재령, 물-시멘트비)와 쉽게 비교하기 위해서, 5 ㎓~20㎓ 영역의 값을 하나의 평균값으로 도출하였다. 초기재령에서 평균화된 유전상수와 전도율은 물-시멘트비의 감소에 따라서 선형으로 증가하였으며,4주의 양생기간동안 물-시멘트비에 관계없이 양생기간의 제곱근에 비례하여 증가하였다. Recently, NDTs (Non-Destructive Techniques) using electromagnetic(EM) properties are applied to the performance evaluation for RC (Reinforced Concrete) structures. Since nonmetallic materials which are cement-based system have their unique dielectric constant and conductivity, they can be characterized and changed with different mixture conditions like W/C (water to cement) ratios and unit cement weight. In a room condition, cement mortar is generally dry so that porosity plays a major role in EM properties, which is determined at early-aged stage and also be affected by curing condition. In this paper, EM properties (dielectric constant and conductivity) in cement mortar specimens with 4 different W/C ratios are measured in the wide region of 0.2 ㎓~20 ㎓. Each specimen has different submerged curing period from 0 to 28 days and then EM measurement is performed after 4 weeks. Furthermore, porosity at the age of 28 days is measured through MIP (Mercury Intrusion Porosimeter) and saturation is also measured through amount of water loss in room condition. In order to evaluate the porosity from the initial curing stage, numerical analysis based on the modeling for the behavior in early-aged concrete is performed and the calculated results of porosity and measured EM properties are analyzed. For the convenient comparison with influencing parameters like W/C ratios and curing period, EM properties from 5 ㎓ to 15 ㎓ are averaged as one value. For 4 weeks, the averaged dielectric constant and conductivity in cement mortar are linearly decrease with higher W/C ratios and they increase in proportion to the square root of curing period regardless of W/C ratios.

초기 및 임계 염화물량 변화에 따른 내구수명 변화

권성준 ( Kwon Seung-jun ),박선경 ( Park Sun-kyung ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

초기 염화물량 4 수준(0, 300, 700, 1,000 ppm), 임계 염화물량 2 수준(국내 및 일본 콘크리트 설계 기준), 고로슬래그 미분말 치환률 3 수준(0, 30, 50 %)을 고려하여 내구수명을 분석하였다. 초기 염화물이 증가함에 따라 내구수명은 감소하는 거동을 나타냈으나 우려할 정도는 아니며, 고로슬래그 미분말의 혼입 치환률을 증가시킬 경우 OPC 배합 대비 높은 내구수명이 확보되었다. 따라서 관련 조건의 적절한 배합으로 염화물 기준을 합리적인 수준으로 제정한다면 혼소재의 사용과 같은 자원의 선순환을 통해 탄소 저감에 높은 기여를 할 수 있다고 사료된다.