알칼리 활성화 3성분계 혼합시멘트의 염해 저항성에 관한 실험적 연구

양완희,황지순,전찬수,이세현,Yang, Wan-Hee,Hwang, Ji-Soon,Jeon, Chan-Soo,Lee, Sea-Hyun 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회지 Vol.10 No.4

포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 활용한 3성분계 혼합시멘트는 해양 콘크리트 구조물의 염해내구성 확보 등의 이유로 사용이 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 4:4:2로 혼합한 3성분계 시멘트에 알칼리 설페이트계 활성화제(Modified Alkali Sulfate type)를 1.5~2.0% 사용할 때, NT Build 492에 의한 염화물 확산 시험과 ASTM C 1202( KS F 2271)에 의한 염소이온 침투 저항성 시험을 이용하여 콘크리트의 염해저항성의 변화를 관찰하고자 하였다. 그 결과 알칼리 설페이트계 활성화제의 활용에 따라 Plain 대비 슬럼프는 다소 감소하는 경향을 나타냈으나 재령 2일부터 재령 7일까지의 압축강도는 17~42% 향상되었다. 또한 재령 28일에 측정한 염화물 확산 계수는 알칼리 설페이트의 활용에 따라 Plain 대비 36~56% 감소하였으며, 염소이온 침투 저항성 시험에 따른 총통과전하량은 재령 7일은 33~62%, 재령 28일은 31~48% 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 기존의 연구결과와 마찬가지로 알칼리 활성화에 의해 고로슬래그 미분말 및 플라이애시의 반응성이 향상되어 공극이 더욱 치밀해진 효과에 의한 것으로 판단된다. 향후 이와 관련하여 장기재령의 시험체를 대상으로 한 실험과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. The use of ternary blended cement consisting of Portland cement, granulated blast-furnace slag (GGBFS) and fly ash has been on the rise to improve marine concrete structure's resistance to chloride attack. Therefore, this study attempted to investigate changes in chloride attack resistibility of concrete through NT Build 492-based chloride migration experiments and test of concrete's ability to resist chloride ion penetration under ASTM C 1202(KS F 2271) when 1.5-2.0% of alkali-sulfate activator (modified alkali sulfate type) was added to the ternary blended cement mixtures (40% ordinary Portland cement + 40% GGBFS + 20% fly ash). Then, the results found the followings: Even though the slump for the plain concrete slightly declined depending on the use of the alkali-sulfate activator, compressive strength from day 2 to day 7 improved by 17-42%. In addition, the coefficient from non-steady-state migration experiments for the plain concrete measured at day 28 decreased by 36-56% depending on the use of alkali-sulfate. Furthermore, total charge passed according to the test for electrical indication of concrete's ability to resist chloride ion penetration decreased by 33-62% at day 7 and by 31-48% at day 28. As confirmed in previous studies, reactivity in the GGBFS and fly ash improved because of alkali activation. As a result, concrete strength increased due to reduced total porosity.

고로슬래그 미분말을 대량 사용한 고강도 콘크리트의 조기강도 및 길이변화 특성에 관한 실험적 연구

양완희,류동우,김우재,박동천,서치호 한국건축시공학회 2013 한국건축시공학회지 Vol.13 No.4

For high strength concrete of 40∼60 MPa, the effects on the early strength and concrete dry shrinkage properties replacing 60∼80% of Ordinary Portland Cement with Blast Furnace Slag Powder and using the Alkali Activator (Modified Alkali Sulfate type) are considered in this study. 1% Alkali Activator to the binder, cumulative heat of hydration for 72 hours was increased approximately 45%, indicating that heat of hydration contributes to the early strength of concrete, and the slump flow of concrete decreased slightly by 3.7∼6.6%, and the 3- and 7- strength was increased by 8∼12%, which that the Alkali Activator (Modified Alkali Sulfate type) is effective for ensuring the early strength when manufacturing High Strength Concrete (60%) of Blast Furnace Slag Powder. Furthermore, the dry shrinkage test, both 40 MPa and 60 MPa specimens had level of length changes in order of BS40 > BS60 > BS60A > BS80A, and the use of the Alkali Activator somewhat improved resistance to dry shrinkage. 본 연구에서는 40 MPa 및 60 MPa급의 고강도 콘크리트를 제조함에 있어서, 보통 포틀랜드 시멘트에 대해 60∼80%를 고로슬래그 미분말로 대체하고, 알카리 설페이트계(Modified Alkali Sulfate type) 자극제(Activator)를 활용하여 조기강도 개선효과 및 콘크리트의 길이변화 특성을 고찰하였다. 이에 따라 알카리 자극제를 결합재 대비 1%를 사용한 결과, 미소수화열은 72시간의 누적 발열량이 약 45%가 향상되어 초기의 강도 성능 향상에 기여하는 것으로 판단되며, 콘크리트의 유동성은 다소 감소하였으나, 3일과 7일 강도는 8∼12% 향상되어 고로슬래그 미분말을 60% 수준으로 대체하여 고강도 콘크리트를 제조할 때 초기재령의강도 확보에 알카리 설페이트계 자극제의 활용이 효과적인것으로 나타났다. 또한 길이변화 시험 결과는, 40 MPa와60 MPa 시험체 모두 BS40 > BS60 > BS60A > BS80A의순으로 길이변화가 큰 것으로 나타났고, 알카리 자극제의사용에 따라 길이변화가 다소 개선되는 것으로 나타났다.

고로슬래그 미분말을 혼입한 경량 기포콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구

양완희,오세출,신상태,서치호 대한건축학회 2001 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.21 No.1

The purpose of this study is to obtain basic data of the properties of the foamed concrete within Blast-Furnace Slag. To find change of the properties according to admixing Blast-Furnace Slag as substitution of cement, admixture ratio was increased 20% step by step 0% to 60%. The results of study were shown as follow: As the admixture ratio was increased the flow and absorption were decreased. But in most mixture flow was over 210㎜ required in field. In compressive strength, proper admixture ratio was 40% and in spite of admixing Blast-Furnace Slag early aged strength was not decreased. So it is suggested that proper admixture ratio of Blast-Furnace Slag should be 40% considering workability and properties of strength.

알칼리 활성화 3성분계 혼합시멘트의 레미콘 적용 시험

양완희 ( Yang Wan-hee ),황지순 ( Hwang Ji-soon ),이세현 ( Lee Sea-hyun ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회지 Vol.17 No.1

시멘트 산업은 대표적인 탄소 배출 산업으로서, 콘크리트에 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 다량 사용할 경우 시멘트 사용을 줄이고 탄소 배출을 저감할 수 있으나, 이러한 경우 초기강도의 저하가 비교적 크기 때문에 대체량 증대에 한계가 있다. 이러한 현실을 고려할 때 고로슬래그 미분말이나 플라이애시를 다량 활용한 포틀랜드 혼합 시멘트에 적절한 알칼리 활성화를 통해 혼합 시멘트의 성능을 보완하는 방안은 시멘트 산업 분야에서 탄소 배출을 저감할 수 있는 현실적인 방안이 될 수 있다. 이에 따라 본 보고에서는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 4:4:2로 혼합하고 알칼리 설페이트계 활성화제(Modified Alkali Sulfate type)를 2.0% 사용한 결합재를 적용하여 레미콘(Ready-Mixed Concrete)제조 시설에서 콘크리트를 제조하고 그 기초적인 특성을 평가하였다. 그 결과 알칼리 설페이트계 활성화제의 활용으로 슬럼프는 다소 감소하고 응결 시간이 단축되는 현상이 있었으나, 블리딩이 감소하고 조기 강도가 개선되었으며, 탄산화 저항성은 큰 차이가 없었다. 향후 이와 관련하여 장기 재령의 시험체를 대상으로 한 실험과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. Cement industry is typical carbon-emission industry. If the industrial by-products(granulated blast-furnace slag (GGBFS), fly ash, etc.) are used a large amount, it might be able to reduce cement consumption and mitigate carbon emissions. In this case, however, decrease of early strength is relatively large. Therefore, there is a limitation in increase of the amount of substitute. Considering these circumstances, it would be a good solution to reduce carbon emissions in cement industry to improve the performances of mixed cement through proper alkali-activation in Portland blended cement using GGBFS or fly ash. Therefore, this study prepared concrete in ready-mixed concrete manufacturing facilities with an addition of a binder which used 2.0% modified alkali sulfate activator after mixing Portland cement, GGBFS and fly ash in the ratio of 4:4:2 and assessed its basic properties. The results found the followings: The use of modified alkali-sulfate activator slightly reduced slump and shortened setting time. As a result, bleeding capacity decreased while early strength improved. In addition, there is no big difference in carbonation resistance. It appears that there should be continued experiments and analyses on the related long-term aged specimens.

알칼리 활성화 3성분계 혼합시멘트의 염해 저항성에 관한 실험적 연구

양완희 ( Wan-hee Yang ),황지순 ( Ji-soon Hwang ),전찬수 ( Chan-soo Jeon ),이세현 ( Sea-hyun Lee ) 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회지 Vol.16 No.4

포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 활용한 3성분계 혼합시멘트는 해양 콘크리트 구조물의 염해 내구성 확보 등의 이유로 사용이 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시를 4:4:2로 혼합한 3성분계 시멘트에 알칼리설페이트계 활성화제(Modified Alkali Sulfate type)를 1.5~2.0% 사용할 때, NT Build 492에 의한 염화물 확산시험과 ASTM C 1202( KS F 2271)에 의한 염소이온침투 저항성 시험을 이용하여 콘크리트의 염해저항성의 변화를 관찰하고자 하였다. 그 결과 알칼리 설페이트계 활성화제의 활용에 따라 Plain 대비 슬럼프는 다소 감소하는 경향을 나타냈으나 재령 2일부터 재령 7일까지의 압축강도는 17~42% 향상되었다. 또한 재령 28일에 측정한 염화물확산 계수는 알칼리 설페이트의 활용에 따라 Plain 대비 36~56% 감소하였으며, 염소이온 침투 저항성 시험에 따른 총통과전하량은 재령 7일은 33~62%, 재령 28일은 31~48% 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 기존의 연구결과와 마찬가지로 알칼리 활성화에 의해 고로슬래그 미분말 및 플라이애시의 반응성이 향상되어 공극이 더욱 치밀해진 효과에 의한 것으로 판단된다. 향후 이와 관련하여 장기재령의 시험체를 대상으로 한 실험과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. The use of ternary blended cement consisting of Portland cement, granulated blast-furnace slag (GGBFS) and fly ash has been on the rise to improve marine concrete structure’s resistance to chloride attack. Therefore, this study attempted to investigate changes in chloride attack resistibility of concrete through NT Build 492-based chloride migration experiments and test of concrete``s ability to resist chloride ion penetration under ASTM C 1202(KS F 2271) when 1.5-2.0% of alkali-sulfate activator (modified alkali sulfate type) was added to the ternary blended cement mixtures (40% ordinary Portland cement + 40% GGBFS + 20% fly ash). Then, the results found the followings: Even though the slump for the plain concrete slightly declined depending on the use of the alkali-sulfate activator, compressive strength from day 2 to day 7 improved by 17-42%. In addition, the coefficient from non-steady-state migration experiments for the plain concrete measured at day 28 decreased by 36-56% depending on the use of alkali-sulfate. Furthermore, total charge passed according to the test for electrical indication of concrete’s ability to resist chloride ion penetration decreased by 33-62% at day 7 and by 31-48% at day 28. As confirmed in previous studies, reactivity in the GGBFS and fly ash improved because of alkali activation. As a result, concrete strength increased due to reduced total porosity.

조강콘크리트의 제조 및 현장적용 사례

양완희(WanHee Yang),황무연(MooYeon Hwang),박기홍(Ki-Hong Park),한인철(InChul Han),서기찬(GiChan Seo),조재현(JaeHyun Cho) 한국콘크리트학회 2019 콘크리트학회지 Vol.31 No.5

유아기 자녀를 둔 어머니의 성격특성과 부모효능감이 양육행동에 미치는 영향

양완희(Wan Hee Yang),신나리(Nary Shin) 한국생활과학회 2016 한국생활과학회 학술대회 Vol.2016 No.11

Al과 Si의 몰비에 따른 알루미노 실리케이트계 무기 바인더의 경화 특성 분석

양완희(Yang Wan-Hee),이세현(Lee Sea-Hyun),송태협(Song Ttae-Hyeob) 대한건축학회 2007 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.27 No.1

More recently, interest in Aluminosilicate inorganic binder gained a new momentum due to the materials inherent fire resistance and chemical resistance. Aluminosilicate inorganic binders are new building materials synthesized by reacting aluminium and silicon containing materials with alkaline silicate solution. As reported earlier, there are some obvious differences between conventional portland cement chemistry and inorganic binder's polymerisation. While it is known that the binding property of cement is due to the presence of calcium through formation of calcium silicate hydrate in a semi-crystalline phase, inorganic binder utilize the polycondensation of silica and alumina at a high alkali concentration. And aluminosilicate inorganic binders have emerged as novel building materials with its chemical and physical properties and reductions in CO2 emissions, compared with ordinary portland cement. Therefore, in this paper will attempt to analyze the microscopic characteristics(SEM, XRD and TGA) of aluminosilicate inorganic binder according to the mole ratio of aluminium and silicon, and to verify the difference between aluminosilicate inorganic binder and ordinary portland cement.

알루미노 실리케이트계 세라믹 패널의 내화성능 및 현장적용성 평가

양완희(Yang, Wan Hee),김우재(Kim, Woo Jae),박동철(Park, Dong Cheol),이세현(Lee, Sae Hyun),김두호(Kim, Doo Ho) 한국콘크리트학회 2010 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.11

인산마그네슘 세라믹의 염소 이온 투과 저항성 및 길이변화 특성에 관한 성능 평가

고정원,양완희,박동철,Ko, Jeong-Won,Yang, Wan-Hee,Park, Dong-Cheol 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회지 Vol.17 No.4

콘크리트 포장도로는 동절기 제설제에 의한 내구성 저하가 심각한 위협으로 거론되고 있고 그 보수에도 많은 비용이 소요되고 있다. 따라서 이러한 콘크리트 포장재에 대한 적절한 보수 대책의 마련과 이에 활용될 우수한 성능의 보수 재료가 요구되고 있는 상황인데, 본 연구에서는 국내에서 개발된 인산마그네슘 세라믹(Magnesium phosphate ceramics)을 대상으로 압축강도 특성 및 염소이온 침투 저항성, 길이변화 특성을 평가하여 국내 콘크리트 포장 도로의 보수 재료로 적용 가능성을 검토하였다. 평가 결과 모르타르의 유동성은 190mm의 평범한 수준을 나타내었으나 다소 점성이 높고 재료 자체의 흐름성은 크지 않았다. 응결 시간은 12분으로 매우 빠른 경화가 이루어졌으며 이에 따라 신속한 작업이 요구되었다. 모르타르의 압축강도 성능은 2시간에 38.4MPa, 24시간에 73.8MPa, 28일에 111.0MPa로 재령 초기부터 높은 수준을 나타내었다. 염소이온 침투 저항성 시험 결과 모르타르의 경우 143 Coulombs, 콘크리트의 경우 173 Coulombs으로 매우 우수한 수준을 나타내었다. 콘크리트의 길이변화 시험 결과는 재령 40일까지 $60{\times}10^{-6}$ 이하로 완만하게 감소하였으며, 보통의 시멘트 콘크리트의 길이변화 수준과 비교할 때 1/10 이하의 수준으로 우수한 체적안정성을 확보하고 있었다. 이상과 같이 인산마그네슘 세라믹은 우수한 강도 성능과 염소이온 침투 저항성, 체적 안정성을 보유하고 있음을 확인하였고, 향후 작업 시간이나 작업성에 대한 개선이 요구되며, 현장 적용시에는 이러한 부분에 대한 주의가 필요하다. The performance degradation of concrete pavement by winter deicer is very serious in Korea, and its maintenance and rehabilitation brings a high expense. Therefore, a suitable method for rehabilitation of such concrete pavement and repair material of proper performance are required. In this study, the properties of compressive strength, ability to resist chloride ion penetration, and properties of dry shrinkage of magnesium phosphate ceramics were assessed to evaluate its applicability as a repair material for concrete pavement in Korea. As a result, the mortar flow showed a normal level of 190 mm, but the viscosity was high and the self-flow ability was poor. The setting time was 12 minutes, leading very rapid-hardening, and thus a prompt work was required. The compressive strength of mortar was 38.4MPa in 2 hours, 73.8MPa in 24 hours, and 111.0MPa in 28 days, showing a significant level. As a result of the test to chloride ion penetration resistance, mortar showed 143 Coulombs, and concrete showed 172.6 Coulombs, which fell under very low level. The drying shrinkage of MPC concrete in 40 days was below $60{\times}10-6$, and comparing with normal cement concrete, it showed the level below 1/10 of other concrete to secure an excellent volume stability. As above, magnesium phosphate ceramics has excellent strength performance, chloride ion penetration resistance, and volume stability, and this in the future shall be used in construction under the consideration of working time or workability, requiring further improvement for such performance.