균열 콘크리트에 설치된 내진용 M16 스테인리스 스틸 확장식 후설치 앵커 인발 실험

김진규,천성철,안영승 한국콘크리트학회 2022 콘크리트학회논문집 Vol.34 No.1

According to KDS 14 20 54 (2021), post-installed anchors should be verified based on the specified test protocol (2018). Pullout tests on M16 stainless steel expansion anchors were conducted. Three experimental variables were included: presence of cracks, concrete compressive strength, and effective embedment depth. Eight test series, for a total of fifty anchors, were conducted. Low-strength concrete was cracked by hitting wedges between the sleeves of the semicircle section, according to the well-known method (Eligenhausen et al. 2004; Philipp Mahrenholtz 2013). The high-strength concrete was cracked using hydraulic rams invented by authors. The performance evaluation was conducted using the effectiveness factor kc and characteristic capacity according to the specified test protocol (KCI 2018). The designed values of characteristic capacity () of uncracked concrete and cracked concrete are 9.8 and 70 % of the characteristic capacity of uncracked concrete, respectively. As a result of the uncracked concrete experiment, the characteristic capacity () of all anchors, except for one series of anchors with 64 mm effective embedment depth installed in high-strength concrete, exceeded 9.8 and was higher than the design provision of KDS 14 20 54. The series of anchors with 64 mm effective embedment depth installed in uncracked high strength concrete should be designed with the characteristic capacity determined in the test. The tested anchor has characteristic capacity superior to the nominal concrete breakout strength specified in KDS 14 20 54. 콘크리트용 앵커 설계기준 KDS 14 20 54(2021)의 개정으로 후설치 앵커는 성능검증으로 성적서가 발행된 제품만 사용이 가능하다. 이 연구에서는 스테인리스 스틸로 제작된 지름 16 mm 앵커의 인장 성능을 평가하였다. 실험변수는 균열의 유무, 콘크리트 압축강도, 앵커의 묻힘깊이로 3가지이고, 총 50개의 앵커를 실험하였다. 저강도 콘크리트 실험체에는 Eligenhausen et al.(2004) 및 Philipp Mahrenholtz(2013)에 제시된 방법인 반원단면의 슬리브 사이에 끼운 쐐기를 타격하여 균열을 생성하였고, 고강도 콘크리트 실험체에는 연구진이 고안한 방법인 유압잭을 사용하여 균열을 생성하였다. 평가는 콘크리트용 앵커 설계법 및 예제집 2판(KCI 2018)에 제시된 방법인 유효계수()와 특성강도()를 이용하여 평가하였다. 비균열 콘크리트 실험의 특성강도() 목표는 9.8 이상이며, 균열 콘크리트 실험의 특성강도() 목표는 비균열 콘크리트 결과의 70 % 이상이 될 수 있도록 앵커를 설계하였다. 비균열 콘크리트 실험결과 고강도 묻힘깊이 64 mm 앵커를 제외한 모든 앵커의 특성강도()는 9.8을 상회하여 KDS 14 20 54 콘크리트용 앵커 설계기준보다 높은 값을 발현하였고, 비균열 고강도 묻힘깊이 64 mm 앵커는 실험에서 산정된 특성강도로 뽑힘강도를 산정한다. 균열 콘크리트에서 슬리브의 추가 확장이 발현되어 뽑힘파괴가 아닌 콘크리트브레이크아웃파괴가 발생하였고, KDS 14 20 54 설계 공칭강도보다 우수한 콘크리트브레이크아웃강도가 발현되었다.

콘크리트 CO₂ 저감을 고려한 혼화재 및 단위 결합재 양의 설계

양근혁(Keun-Hyeok Yang),문재흠(Jae-Heum Moon) 한국콘크리트학회 2012 콘크리트학회논문집 Vol.24 No.5

이 연구에서는 2464개의 시멘트 콘크리트 배합과 776개의 혼화재가 치환된 혼합 시멘트 콘크리트 배합을 포함하는 실험 데이터베이스를 이용하여 콘크리트 압축강도 및 혼화재 치환율에 따른 콘크리트 CO₂ 배출량을 평가하였다. 국내 생애주기 데이터 목록에 기반한 콘크리트 CO₂ 평가에서 고려된 시스템은 요람에서 현장 콘크리트 타설 전까지로서 구성재료, 운반 및 생산단계를 포함하고 있다. 콘크리트의 성능 효율성 지표로서 결합재 지수와 CO₂ 지수가 분석되었으며, 콘크리트 CO₂ 배출량을 평가하기 위한 단순 식이 각 혼화재의 치환비 및 콘크리트 압축강도의 함수로서 제시되었다. 따라서 이 제안된 모델은 목표 압축강도 및 목표 시멘트 콘크리트 대비 CO₂ 배출 저감율을 만족하는 콘크리트 배합설계를 위하여 단위 결합재 양 및 혼화재 종류와 치환비를 결정하는 데 가이드 라인으로서 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. The present study assessed the CO₂ emissions of concrete according to the type and replacement ratio of supplementary cementitious materials (SCM) and concrete compressive strength using a comprehensive database including 2464 cement concrete specimens and 776 cement concrete mixes with different SCMs. The system studied in CO₂ assessment of concrete based on Korean lifecycle inventory was from cradle to pre-construction, which includes consistent materials, transportation and production phases. As the performance efficiency indicators, binder and CO₂ intensities were analyzed, and simple equations to evaluate the amount of CO₂ emission of concrete were then formulated as a function of concrete compressive strength and the replacement ratio of each SCM. Hence, the proposed equations are expected to be practical and useful as a guideline to determine the type and replacement ratio of SCM and unit content of binder in concrete mix design that can satisfy the target compressive strength and CO₂ reduction percentage relative to cement concrete.

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.

콘크리트학회논문집 초록 17권 4호 (2005년 8월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2005 콘크리트학회지 Vol.17 No.5

콘크리트학회 논문집 초록 17권 6호(2005년 12월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2006 콘크리트학회지 Vol.18 No.1

콘크리트학회 논문집 초록 20권 4호(2008년 8월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2008 콘크리트학회지 Vol.20 No.5

콘크리트의 탄산화 관점에서 CO₂ 배출량-흡수량 평가에 관한 연구

이상현,이성복,이한승,Lee, Sang-Hyun,Lee, Sung-Bok,Lee, Han-Seung 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 $CO_2$ during producing process. However, a concrete absorbs $CO_2$ through carbonation process during service life. In this paper how much concrete absorbs $CO_2$ through carbonation was calculated using 1) concentration of carbonatable substances in concrete, 2) carbonated volume of concrete, 3) molecular weight of $CO_2$ based on references and the method was proposed. $CO_2$ emission from producing $1m^3$ concrete was calculated based on $CO_2$ emission datum of materials used in concrete. From using these methods that calculate $CO_2$ emission and absorption of concrete, assessment of $CO_2$ emission-absorption against a real apartment was conducted by subtracting absorption $CO_2$ according to service life from $CO_2$ emission in the process of making concrete. As a result, a ratio of absorption over emission of $CO_2$ 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 $CO_2$ from producing and using concrete. Although the result value, emission - absorption of $CO_2$, 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 $CO_2$ emission - absorption of concrete is evaluated in the further study.

콘크리트학회 논문집 초록 23권 5호(2011년 10월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2011 콘크리트학회지 Vol.23 No.6

나트륨계 알칼리 활성화제를 사용한 친환경 무기결합재 철근콘크리트 보의 휨성능 평가

하기주(Gee-Joo Ha),김진환(Jin-Hwan Kim),장기창(Kie-Chang Jang) 한국콘크리트학회 2013 콘크리트학회논문집 Vol.25 No.3

이 연구에서는 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제(물유리, 수산화나트륨)를 사용하였다. 또한, 이를 활용하여 철근콘크리트 보에 적용하여 휨성능 평가를 하였다. 주요변수는 W/B, 알칼리 활성화제의 혼입비율, 혼화재의 종류 및 혼입유무로서 총 8개의 실험체를 제작하였으며, 재료 및 구조성능 평가를 위한 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 친환경 무기결합재 콘크리트는 초기 경화속도가 빠르며, 고강도 콘크리트의 가능성을 보였다. 또한, 이를 활용한 철근콘크리트 보는 기존 시멘트를 사용한 철근콘크리트 보와 유사한 거동과 파괴양상을 보였다. 친환경 무기결합재 콘크리트가 시멘트 콘크리트를 대체할 수 있는 기초연구로서 향후 건설소재 및 재료분야에 활용할 수 있을 것으로 사료되며, 이러한 특성을 바탕으로 콘크리트 2차 제품 생산과 구조부재를 PC화하여 활용할 경우 생산성 향상, 공기단축 등 효율이 상승될 것으로 보인다. In this study, it was developed eco-friendly inorganic binding material concrete using ground granulated blast furnace slag and alkali activator (water glass, sodium hydroxides). Eight reinforced concrete beam using inoganic binding material concrete were constructed and tested under monotonic loading. The major variables were mixture ratio of alkali activator, type of admixture and admixture. Experimental programs were carried out to improve and evaluate the flexural performance of such test specimens, such as the load-displacement, the failure mode, the maximum load carrying capacity, and ductility capacity. All the specimens were modeled in scale-down size. The eco-friendly concrete using inorganic binding material encouraged alkali activation reaction was rapidly hardening speed and showed possibility as a high strength concrete. Also, the RC beams using new materials showed similar behavior and failed similarly with RC beam used portland cement. It is thought that eco-friendly inorganic binding material concrete can be used with construction material and product as a basic research to replace cement concrete. If there is application to structures in PC member as well as production of 2nd concrete product, it could be improved the productivity and reduction of construction duration etc.

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.