국내외적으로 순환골재를 활용한 순환콘크리트에 대한 연구는 상당히 진행된 상태이고, 국가적인 차원에서 순환골재의 활용을 증대시키기 위해 품질기준 및 순환골재 관련 법률을 제정하고 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 나라에서 순환골재의 활용이 저조할 뿐만 아니라 순환골재 사용 용도 또한 도로 기층재로써 경제적인 측면에서 순환골재의 활용가치가 매우 낮다. 콘크리트 구조 부재에 대한 순환골재의 활용이 미흡한 근본적인 문제는 미세균열의 특성, 오래된 ...
국내외적으로 순환골재를 활용한 순환콘크리트에 대한 연구는 상당히 진행된 상태이고, 국가적인 차원에서 순환골재의 활용을 증대시키기 위해 품질기준 및 순환골재 관련 법률을 제정하고 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 나라에서 순환골재의 활용이 저조할 뿐만 아니라 순환골재 사용 용도 또한 도로 기층재로써 경제적인 측면에서 순환골재의 활용가치가 매우 낮다. 콘크리트 구조 부재에 대한 순환골재의 활용이 미흡한 근본적인 문제는 미세균열의 특성, 오래된 모르타르의 특성, 신구(新舊) 모르타르의 부착 특성, 골재 표면에 묻어 있는 미립분의 특성 등에 대한 공학적 근거가 미비하였기 때문이고, 그로인해 사용자들이 순환골재 및 순환콘크리트에 대해 신뢰를 갖지 못했기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 마이크로(micro) 측면에서, 순환골재 내부의 미세균열(micro-cracks)의 유무와 및 영향, 순환골재의 표면에 붙어 있는 오래된 시멘트 페이스트의 특성, 순환골재 표면에 붙어 있는 오래된 시멘트 페이스트와 새로운 시멘트 페이스트의 계면 특성, 그리고 순환골재 표면에 묻어 있는 미립분의 특성을 분석하고, 상기 특성에 대한 해결 방안을 기존 연구를 바탕으로 제시한다.
(1) 순환골재 내부에는 미세균열이 그물망 형태와 수로(水路) 형태로 발생되어 있었으며, 순환골재의 입경에 따라 미세균열의 발생 여부가 결정된다. 또한 미세균열은 순환골재의 흡수율과 강도에 영향을 미치며, 미세균열로 인한 수분 흡수는 5분 이내에 전체 흡수의 70%~80%가 진행된다.
(2) 순환골재 표면에 붙어 있는 모르타르의 부착율은 골재의 입도에 따라 달라지며, 입도 10mm 이하에서 모르타르의 부착율이 저하되고 있다. 그리고 순환골재의 흡수특성에 있어서 미세균열에 의해 흡수도 진행되지만 대부분의 흡수는 부착된 모르타르에 의해 이루어진다. 또한 부착된 모르타르는 물과 반응하여 수화물을 생성하기 때문에 순환콘크리트의 강도에 영향을 미칠 수 있다.
(3) 순환골재와 오래된 모르타르 그리고 새로운 모르타르의 계면에서의 강도는 천연골재와 모르타르의 계면 강도보다 더 작았으며, 순환골재와 오래된 모르타르 계면에서의 강도는 오래된 모르타르와 새로운 모르타르 계면에서의 강도보다 더 작았으며, 이는 콘크리트 공사에서 발생되는 콜드 조인트와 유사한 특성을 지녔다.
(4) 골재와 모르타르의 부착시험이 반복될수록 2차에서는 부착강도가 증가하는 반면 3차와 4차 부착시험에서는 1차 부착강도와 유사하거나 더 낮게 나타났다. 그리고 부착된 모르타르의 양은 부착시험이 반복될수록 점점 증가되었으며, 모르타르의 부착된 형상은 일반적으로 전(前)단계에서 부착된 모르타르 주위 또는 그 위에 새로운 모르타르가 부착되면서 형성되는 모르타르의 영역이 점점 커지는 현상이었다.
(5)골재 표면에 묻어 있는 미립분의 성분은 대부분 실리카分(SiO2)과 골재가 분쇄된 CaCO3 이었다.
본 연구는 기본적인 순환골재의 특성인 미세균열과 오래된 시멘트 모르타르 그리고 미립분을 분석하고, 그 특성들이 콘크리트에 미치는 영향을 고찰하였다. 이로써 지금까지 순환골재의 특성에 대해 미비했던 공학적 근거를 마련하였고, 사용자들에게 순환골재에 대해 좀 더 정확하고 신뢰성 있는 정보를 제공함으로써 순환골재의 활용을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.
국내외적으로 순환골재를 활용한 순환콘크리트에 대한 연구는 상당히 진행된 상태이고, 국가적인 차원에서 순환골재의 활용을 증대시키기 위해 품질기준 및 순환골재 관련 법률을 제정하고 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 나라에서 순환골재의 활용이 저조할 뿐만 아니라 순환골재 사용 용도 또한 도로 기층재로써 경제적인 측면에서 순환골재의 활용가치가 매우 낮다. 콘크리트 구조 부재에 대한 순환골재의 활용이 미흡한 근본적인 문제는 미세균열의 특성, 오래된 모르타르의 특성, 신구(新舊) 모르타르의 부착 특성, 골재 표면에 묻어 있는 미립분의 특성 등에 대한 공학적 근거가 미비하였기 때문이고, 그로인해 사용자들이 순환골재 및 순환콘크리트에 대해 신뢰를 갖지 못했기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 마이크로(micro) 측면에서, 순환골재 내부의 미세균열(micro-cracks)의 유무와 및 영향, 순환골재의 표면에 붙어 있는 오래된 시멘트 페이스트의 특성, 순환골재 표면에 붙어 있는 오래된 시멘트 페이스트와 새로운 시멘트 페이스트의 계면 특성, 그리고 순환골재 표면에 묻어 있는 미립분의 특성을 분석하고, 상기 특성에 대한 해결 방안을 기존 연구를 바탕으로 제시한다.
(1) 순환골재 내부에는 미세균열이 그물망 형태와 수로(水路) 형태로 발생되어 있었으며, 순환골재의 입경에 따라 미세균열의 발생 여부가 결정된다. 또한 미세균열은 순환골재의 흡수율과 강도에 영향을 미치며, 미세균열로 인한 수분 흡수는 5분 이내에 전체 흡수의 70%~80%가 진행된다.
(2) 순환골재 표면에 붙어 있는 모르타르의 부착율은 골재의 입도에 따라 달라지며, 입도 10mm 이하에서 모르타르의 부착율이 저하되고 있다. 그리고 순환골재의 흡수특성에 있어서 미세균열에 의해 흡수도 진행되지만 대부분의 흡수는 부착된 모르타르에 의해 이루어진다. 또한 부착된 모르타르는 물과 반응하여 수화물을 생성하기 때문에 순환콘크리트의 강도에 영향을 미칠 수 있다.
(3) 순환골재와 오래된 모르타르 그리고 새로운 모르타르의 계면에서의 강도는 천연골재와 모르타르의 계면 강도보다 더 작았으며, 순환골재와 오래된 모르타르 계면에서의 강도는 오래된 모르타르와 새로운 모르타르 계면에서의 강도보다 더 작았으며, 이는 콘크리트 공사에서 발생되는 콜드 조인트와 유사한 특성을 지녔다.
(4) 골재와 모르타르의 부착시험이 반복될수록 2차에서는 부착강도가 증가하는 반면 3차와 4차 부착시험에서는 1차 부착강도와 유사하거나 더 낮게 나타났다. 그리고 부착된 모르타르의 양은 부착시험이 반복될수록 점점 증가되었으며, 모르타르의 부착된 형상은 일반적으로 전(前)단계에서 부착된 모르타르 주위 또는 그 위에 새로운 모르타르가 부착되면서 형성되는 모르타르의 영역이 점점 커지는 현상이었다.
(5)골재 표면에 묻어 있는 미립분의 성분은 대부분 실리카分(SiO2)과 골재가 분쇄된 CaCO3 이었다.
본 연구는 기본적인 순환골재의 특성인 미세균열과 오래된 시멘트 모르타르 그리고 미립분을 분석하고, 그 특성들이 콘크리트에 미치는 영향을 고찰하였다. 이로써 지금까지 순환골재의 특성에 대해 미비했던 공학적 근거를 마련하였고, 사용자들에게 순환골재에 대해 좀 더 정확하고 신뢰성 있는 정보를 제공함으로써 순환골재의 활용을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Both in Korea and abroad, significant studies on recycled aggregate concrete using recycled aggregate have been carried out and governments have enacted quality standards and laws for the use and application of recycled aggregate. Nevertheless, the use of recycled aggregate is minimal and its utiliz...
Both in Korea and abroad, significant studies on recycled aggregate concrete using recycled aggregate have been carried out and governments have enacted quality standards and laws for the use and application of recycled aggregate. Nevertheless, the use of recycled aggregate is minimal and its utilization value is also very low in terms of economic factors because recycled aggregate is mainly used as sub-base material for roads. The basic reason why recycled aggregate is not used for concrete structural members is due to the lack of scientific evidence for properties of micro-cracks, old cement mortar, bonding between old cement mortar and new cement mortar and minute particles. Consequently, users have little confidence in the use of recycled aggregate and recycled aggregate concrete. Also, because society is aware of the problems that may occur from the use of a low quality recycled aggregate, and this may also result in the low application of recycled aggregate. In this study, an analysis is carried out on the presence of micro-cracks within recycled aggregate and their effect, the effect of using old cement mortar, interfacial properties between old cement mortar and new cement mortar, and the properties of minute particles. Based on analyzed results, control options of recycled aggregate are proposed to produce recycled aggregate concrete of high quality.
(1) Micro-cracks of meshed and canal shapes inside recycled aggregate were observed and the development of micro-cracks were determined by aggregate size. Also, micro-cracks are influenced by the absorption ratio and concrete strength, and water absorption by micro-cracks is about 70%~80% of the aggregate with complete absorption occurring within 5 minutes.
(2) The adhesive ratio of mortar attached to the surface of recycled aggregate varies with aggregate size, and the adhesive ratio of mortar is low in aggregate less than 10mm in size. Also, the absorption of recycled aggregate is significantly more advanced by adhered mortar than by micro-cracks.
(3) The interface transition zone (ITZ) strength at the 1st interface (between recycled aggregate and old cement mortar) and at the 2nd interface (between old cement mortar and new cement mortar) was weaker than the ITZ strength between natural aggregate and cement mortar. Also, the ITZ strength at the 1st interface was weaker than that at the 2nd interface.
(4) The bond strength between the aggregate and mortar increased more in the 2nd bond test than in the 1st bond test, while the bond strength in the 3rd and 4th bond tests was either similar to the 1st bond strength or had decreased. A greater amount of adhered mortar occurred with each subsequent bond test. In general, the shape and area of the adhered mortar increasingly grew as the new mortar was formed around the adhered mortar or over that of the previous step.
(5) The minute particles on the surface of the aggregate consisted of silicate powder (SiO2) and CaCO3 after the aggregate was ground.
This study analyzed properties of micro-cracks, old cement mortar and minute particles and considered how these properties effect recycled aggregate concrete. In order to produce recycled aggregate concrete of high quality, a suggestion for the minimum quality control is offered for recycled aggregate in the mixing step.
Both in Korea and abroad, significant studies on recycled aggregate concrete using recycled aggregate have been carried out and governments have enacted quality standards and laws for the use and application of recycled aggregate. Nevertheless, the use of recycled aggregate is minimal and its utilization value is also very low in terms of economic factors because recycled aggregate is mainly used as sub-base material for roads. The basic reason why recycled aggregate is not used for concrete structural members is due to the lack of scientific evidence for properties of micro-cracks, old cement mortar, bonding between old cement mortar and new cement mortar and minute particles. Consequently, users have little confidence in the use of recycled aggregate and recycled aggregate concrete. Also, because society is aware of the problems that may occur from the use of a low quality recycled aggregate, and this may also result in the low application of recycled aggregate. In this study, an analysis is carried out on the presence of micro-cracks within recycled aggregate and their effect, the effect of using old cement mortar, interfacial properties between old cement mortar and new cement mortar, and the properties of minute particles. Based on analyzed results, control options of recycled aggregate are proposed to produce recycled aggregate concrete of high quality.
(1) Micro-cracks of meshed and canal shapes inside recycled aggregate were observed and the development of micro-cracks were determined by aggregate size. Also, micro-cracks are influenced by the absorption ratio and concrete strength, and water absorption by micro-cracks is about 70%~80% of the aggregate with complete absorption occurring within 5 minutes.
(2) The adhesive ratio of mortar attached to the surface of recycled aggregate varies with aggregate size, and the adhesive ratio of mortar is low in aggregate less than 10mm in size. Also, the absorption of recycled aggregate is significantly more advanced by adhered mortar than by micro-cracks.
(3) The interface transition zone (ITZ) strength at the 1st interface (between recycled aggregate and old cement mortar) and at the 2nd interface (between old cement mortar and new cement mortar) was weaker than the ITZ strength between natural aggregate and cement mortar. Also, the ITZ strength at the 1st interface was weaker than that at the 2nd interface.
(4) The bond strength between the aggregate and mortar increased more in the 2nd bond test than in the 1st bond test, while the bond strength in the 3rd and 4th bond tests was either similar to the 1st bond strength or had decreased. A greater amount of adhered mortar occurred with each subsequent bond test. In general, the shape and area of the adhered mortar increasingly grew as the new mortar was formed around the adhered mortar or over that of the previous step.
(5) The minute particles on the surface of the aggregate consisted of silicate powder (SiO2) and CaCO3 after the aggregate was ground.
This study analyzed properties of micro-cracks, old cement mortar and minute particles and considered how these properties effect recycled aggregate concrete. In order to produce recycled aggregate concrete of high quality, a suggestion for the minimum quality control is offered for recycled aggregate in the mixing step.
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