고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위한 순환잔골재 품질개선 방안에 관한 연구 A study on the quality improvement methods of recycled fine aggregate for manufacturing of high quality recycled aggregate concrete원문보기
우리나라는 전체 폐기물 발생량 중 건설폐기물 발생량은 약 47.3%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고 그 중 폐콘크리트가 약 62.8%로 재활용이 시급한 상황이다. 이에 정부는 『건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률』 제35조의 규정에 의거 건설폐기물의 재활용을 촉진하기 위한 순환골재 품질기준을 통해 순환골재의 다양하고 폭넓은 활용을 권장하고 있다. 그러나 아직까지 건설 프로젝트의 대다수를 차지하고 있는 건축물의 경우 콘크리트용 순환골재는 의무사용이 아니며 순환골재의 높은 ...
우리나라는 전체 폐기물 발생량 중 건설폐기물 발생량은 약 47.3%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고 그 중 폐콘크리트가 약 62.8%로 재활용이 시급한 상황이다. 이에 정부는 『건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률』 제35조의 규정에 의거 건설폐기물의 재활용을 촉진하기 위한 순환골재 품질기준을 통해 순환골재의 다양하고 폭넓은 활용을 권장하고 있다. 그러나 아직까지 건설 프로젝트의 대다수를 차지하고 있는 건축물의 경우 콘크리트용 순환골재는 의무사용이 아니며 순환골재의 높은 흡수율, 낮은 밀도, 품질편차 등으로 인해 사용자 또한 기피하고 있는 실정이다. 또한 국토교통부는 순환골재의 콘크리트용으로 사용을 적극 권장하고자 순환골재 품질기준에 콘크리트용 순환골재의 품질을 강화하고 사용량 및 적용범위를 확대하여 개정하였다. 품질기준은 순환잔골재의 밀도, 흡수율 기준을 기존의 밀도 2.2 g/㎤ 이상, 흡수율 5% 이하에서 밀도 2.3 g/㎤ 이상, 흡수율 4% 이하로 강화하였다. 그리고 사용량 및 적용범위는 기존의 21～27 MPa 구조용 콘크리트에 순환굵은골재만 30% 이하로 사용하도록 하고 순환잔골재는 21 MPa 미만의 비구조용에만 사용하도록 하였으나 강화된 순환잔골재를 사용할 경우 27 MPa 이하에 순환잔골재 30% 이하로 사용할 수 있게 하였다. 그러나 KS F 2527 『콘크리트용 골재』에서는 순환잔골재 품질기준만 강화하고 사용량 및 적용범위는 개정하지 않았는데 이는 향후 순환골재에 대한 사용 실적이 축적되고 품질관리가 원활히 이루어질 경우 순환골재의 사용량 및 적용범위를 점차 확대하는 것이 적당할 것으로 판단되어 개정하지 않았다. 상기와 같이 콘크리트용 순환잔골재의 품질기준을 강화하였음에도 불구하고 품질에 대한 불신과 함께 품질 편차를 줄이지 못하고 있는 실정에서 지속적으로 순환잔골재 품질개선에 대한 연구와 순환잔골재를 사용한 콘크리트 품질 향상을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위하여 순환잔골재 품질 향상을 위한 생산설비 개발과 골재혼합설비 및 혼합방식 개선방안을 도출하여 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 첫 번째로 순환잔골재 품질 개선을 위해 순환잔골재 이물질 및 박리 제거 설비를 개발하였다. 본 설비의 물질수지 및 성분분석에서는 생산율이 96.6%로 높았으며 배출 미분은 CaO가 최대 28.8% 증가되어 박리 효과를 확인할 수 있었다. 그리고 품질 실험에서는 절대건조밀도 상승, 흡수율 감소, 입자모양 판정 실적률 증가, 0.08㎜체 통과량 감소, 이물질 함유량 감소 등의 결과로 순환잔골재 품질이 개선되었다. 그리고 순환골재 사용 시 콘크리트의 품질편차를 개선하기 위해 골재 혼합설비를 개발하였다. 레미콘 생산 전 본 설비를 이용하여 순환골재와 천연골재를 혼합할 경우 모르타르의 단위용적질량의 차와 단위 굵은골재량의 차가 모두 KS기준 내로 양호한 콘크리트를 생산할 수 있었고 압축강도에서도 혼합 시 편차가 개선되었다. 공기량과 슬럼프에서는 순환굵은골재는 사용률 60%, 개선 전 순환잔골재는 사용률 30%가 적정 사용률로 판단되고 그 이상 사용할 경우에는 공기량 상승, 슬럼프 감소가 발생되었다. 또한 개선 후 순환잔골재는 100% 사용 시 공기량이 증가되지 않았으나 60% 사용 시 슬럼프가 감소되는 경향을 나타내었다. 압축강도에서는 순환굵은골재가 사용률 60%, 개선 전 순환잔골재는 30%까지 압축강도가 증진되는 경향을 보이다 그 이상 사용할 경우 압축강도가 저하되었는데 이는 공기량 증가에 의한 영향으로 판단된다. 또한 개선 후 순환잔골재는 전 배합에서 압축강도가 저하되지 않았고 보통콘크리트와 유사한 결과를 나타내었다. 동결융해 저항성에서는 순환굵은골재와 개선 전 순환잔골재의 경우 보통콘크리트보다 다소 높은 내구성 지수를 나타내었으며 개선 후 순환잔골재의 경우에는 보통콘크리트와 유사한 내구성 지수를 나타내었다. 이는 순환굵은골재와 개선 전 순환잔골재의 경우 순환골재에 부착된 모르타르에 있는 연행기포가 콘크리트 내의 기포간격계수를 낮추어 동결융해 작용으로 인한 수분의 팽창과 이완 시 완충 작용을 해주므로 인해 내구성 지수가 상승한 것으로 판단된다. 건조수축에서는 개선 전 순환잔골재를 사용할 경우 30% 사용까지는 보통콘크리트와 유사한 결과를 나타내었으나 60, 100% 사용 시 길이변화율이 크게 감소되는 경향을 나타내었다. 또한 순환굵은골재와 개선 후 순환잔골재 사용에서는 순환골재 사용량 증가 시 길이변화율이 낮아졌으나 그 차이가 최대 약 20%로 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 이는 순환골재에 부착되어 있는 모르타르의 공극 내로 사용수가 흡수되어 물시멘트비를 저감시켜 물시멘트비 저감 효과를 유도하였기 때문으로 판단된다. 이상과 같이 본 논문은 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위하여 순환잔골재 생산 시 품질개선 방법과 순환골재 사용 콘크리트의 품질 편차 개선 방법에 대해 제시하였고 순환골재 콘크리트의 특성을 분석하였다. 이를 통해 향후 순환잔골재의 콘크리트용으로의 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
우리나라는 전체 폐기물 발생량 중 건설폐기물 발생량은 약 47.3%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고 그 중 폐콘크리트가 약 62.8%로 재활용이 시급한 상황이다. 이에 정부는 『건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률』 제35조의 규정에 의거 건설폐기물의 재활용을 촉진하기 위한 순환골재 품질기준을 통해 순환골재의 다양하고 폭넓은 활용을 권장하고 있다. 그러나 아직까지 건설 프로젝트의 대다수를 차지하고 있는 건축물의 경우 콘크리트용 순환골재는 의무사용이 아니며 순환골재의 높은 흡수율, 낮은 밀도, 품질편차 등으로 인해 사용자 또한 기피하고 있는 실정이다. 또한 국토교통부는 순환골재의 콘크리트용으로 사용을 적극 권장하고자 순환골재 품질기준에 콘크리트용 순환골재의 품질을 강화하고 사용량 및 적용범위를 확대하여 개정하였다. 품질기준은 순환잔골재의 밀도, 흡수율 기준을 기존의 밀도 2.2 g/㎤ 이상, 흡수율 5% 이하에서 밀도 2.3 g/㎤ 이상, 흡수율 4% 이하로 강화하였다. 그리고 사용량 및 적용범위는 기존의 21～27 MPa 구조용 콘크리트에 순환굵은골재만 30% 이하로 사용하도록 하고 순환잔골재는 21 MPa 미만의 비구조용에만 사용하도록 하였으나 강화된 순환잔골재를 사용할 경우 27 MPa 이하에 순환잔골재 30% 이하로 사용할 수 있게 하였다. 그러나 KS F 2527 『콘크리트용 골재』에서는 순환잔골재 품질기준만 강화하고 사용량 및 적용범위는 개정하지 않았는데 이는 향후 순환골재에 대한 사용 실적이 축적되고 품질관리가 원활히 이루어질 경우 순환골재의 사용량 및 적용범위를 점차 확대하는 것이 적당할 것으로 판단되어 개정하지 않았다. 상기와 같이 콘크리트용 순환잔골재의 품질기준을 강화하였음에도 불구하고 품질에 대한 불신과 함께 품질 편차를 줄이지 못하고 있는 실정에서 지속적으로 순환잔골재 품질개선에 대한 연구와 순환잔골재를 사용한 콘크리트 품질 향상을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위하여 순환잔골재 품질 향상을 위한 생산설비 개발과 골재혼합설비 및 혼합방식 개선방안을 도출하여 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 첫 번째로 순환잔골재 품질 개선을 위해 순환잔골재 이물질 및 박리 제거 설비를 개발하였다. 본 설비의 물질수지 및 성분분석에서는 생산율이 96.6%로 높았으며 배출 미분은 CaO가 최대 28.8% 증가되어 박리 효과를 확인할 수 있었다. 그리고 품질 실험에서는 절대건조밀도 상승, 흡수율 감소, 입자모양 판정 실적률 증가, 0.08㎜체 통과량 감소, 이물질 함유량 감소 등의 결과로 순환잔골재 품질이 개선되었다. 그리고 순환골재 사용 시 콘크리트의 품질편차를 개선하기 위해 골재 혼합설비를 개발하였다. 레미콘 생산 전 본 설비를 이용하여 순환골재와 천연골재를 혼합할 경우 모르타르의 단위용적질량의 차와 단위 굵은골재량의 차가 모두 KS기준 내로 양호한 콘크리트를 생산할 수 있었고 압축강도에서도 혼합 시 편차가 개선되었다. 공기량과 슬럼프에서는 순환굵은골재는 사용률 60%, 개선 전 순환잔골재는 사용률 30%가 적정 사용률로 판단되고 그 이상 사용할 경우에는 공기량 상승, 슬럼프 감소가 발생되었다. 또한 개선 후 순환잔골재는 100% 사용 시 공기량이 증가되지 않았으나 60% 사용 시 슬럼프가 감소되는 경향을 나타내었다. 압축강도에서는 순환굵은골재가 사용률 60%, 개선 전 순환잔골재는 30%까지 압축강도가 증진되는 경향을 보이다 그 이상 사용할 경우 압축강도가 저하되었는데 이는 공기량 증가에 의한 영향으로 판단된다. 또한 개선 후 순환잔골재는 전 배합에서 압축강도가 저하되지 않았고 보통콘크리트와 유사한 결과를 나타내었다. 동결융해 저항성에서는 순환굵은골재와 개선 전 순환잔골재의 경우 보통콘크리트보다 다소 높은 내구성 지수를 나타내었으며 개선 후 순환잔골재의 경우에는 보통콘크리트와 유사한 내구성 지수를 나타내었다. 이는 순환굵은골재와 개선 전 순환잔골재의 경우 순환골재에 부착된 모르타르에 있는 연행기포가 콘크리트 내의 기포간격계수를 낮추어 동결융해 작용으로 인한 수분의 팽창과 이완 시 완충 작용을 해주므로 인해 내구성 지수가 상승한 것으로 판단된다. 건조수축에서는 개선 전 순환잔골재를 사용할 경우 30% 사용까지는 보통콘크리트와 유사한 결과를 나타내었으나 60, 100% 사용 시 길이변화율이 크게 감소되는 경향을 나타내었다. 또한 순환굵은골재와 개선 후 순환잔골재 사용에서는 순환골재 사용량 증가 시 길이변화율이 낮아졌으나 그 차이가 최대 약 20%로 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 이는 순환골재에 부착되어 있는 모르타르의 공극 내로 사용수가 흡수되어 물시멘트비를 저감시켜 물시멘트비 저감 효과를 유도하였기 때문으로 판단된다. 이상과 같이 본 논문은 고품질 순환골재 콘크리트 제조를 위하여 순환잔골재 생산 시 품질개선 방법과 순환골재 사용 콘크리트의 품질 편차 개선 방법에 대해 제시하였고 순환골재 콘크리트의 특성을 분석하였다. 이를 통해 향후 순환잔골재의 콘크리트용으로의 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
The volume of construction waste material from the entire waste material volume in Korea is approximately 47.3% to take the biggest ratio, and from them, the waste concrete takes up approximately 62.8% that recycling is an urgent issue to address. Therefore, pursuant to the provision of Article ...
The volume of construction waste material from the entire waste material volume in Korea is approximately 47.3% to take the biggest ratio, and from them, the waste concrete takes up approximately 62.8% that recycling is an urgent issue to address. Therefore, pursuant to the provision of Article 35 of the『Construction Waste Recycling Promotion Act』, the government recommends more diverse and broader facilitation of the recycled aggregate through the quality standard of the recycled aggregate in order to promote recycling the construction waste materials. However, for the case of building improvement taking most of the construction projects, the use of the recycled aggregate for concrete is not obligatory and users also avoid the same due to the high absorption rate, low density, quality deviation and so forth of the recycled aggregate. In addition, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport has expanded and revised the volume of use and scope of application by strengthening the quality of recycled aggregate for concrete to the quality standard of the recycled aggregate in a way of enthusiastic recommendation for the use of the recycled aggregate for concrete. The quality standard is strengthened its standard of density and absorption rate of the recycled fine aggregate from the existing density of 2.2 g/cm3 and absorption rate of 5% to the density of 2.3 g/cm3 and absorption rate of 4%. And the volume of use and scope of application is to require the use of 30% or less for the recycled coarse aggregate on the concrete for existing 21～27 MPa structure and the recycled fine aggregate is required to use only for the non-structure purpose of less than 21 MPa. However, if the strengthened recycled fine aggregate is used, it may be used for 30% or less of recycled coarse aggregate for 27 MPa or less. However, under KS F 2527, the quality standard of recycled fine aggregate was strengthened but the volume of use and scope of application was not revised and it was considered that it would be appropriate to gradually expand the volume of use and scope of application of the recycled aggregate in the event that the quality control is flawlessly undertaken with the performance of use is accumulated. As shown above, not with standing the fact that the quality standard of the recycled fine aggregate for concrete has been reinforced, the quality deviation has not been reduced along with the distrust on the quality, the need for the study to improve the concrete quality by using the recycled fine aggregate and the study on quality improvement of the recycled fine aggregate continuously have been on the rise. Henceforth, under this study, for manufacturing high quality recycled aggregate concrete, the development of production facility for quality standard of the recycled fine aggregate and the improvement plan for mixture method are formulated in away of presenting the base data for manufacturing high quality recycled aggregate concrete. For the quality improvement of the recycled fine aggregate, the equipment to remove impure substance and thinning of the recycled fine aggregate has been developed. In the substance resin and ingredient analysis of this facility, the production rate was 96.6% higher and the discharged fines have CaO increased up to 28.8% to confirm the thinning effect. And in the quality experiment, the quality of the recycled fine aggregate is improved with the result of increasing absolute drying density, decrease in absorption rate, increase in performance rate of particle shape decision, decrease of penetration volume of 0.08 ㎜ body, decrease in contents of impure substance and so forth. When using the recycled aggregate, the aggregate mixing facility has been developed for improving the quality deviation of the concrete. In the event that the recycled aggregate and natural aggregate are mixed by applying this equipment prior to producing the ready-mix concrete, it was possible to produce outstanding concrete with the difference of unit capacity volume of mortar and the difference of the unit coarse aggregate volume were within the KS and the deviation was improved in the compressive strength when they are mixed. For the air volume and slump, the recycled coarse aggregate had the use rate of 60% to be appropriate, and the recycled fine aggregate before the improvement had 30% of the use rate to be appropriate, and in the event that it is used any more, the air volume was improved and the slump was decreased. In addition, after the improvement, the recycled fine aggregate did not have the air volume increased when 100% is used, but it displayed the tendency of the slump to decrease when 60% is used. Under the compressive strength, it showed the compressive strength tend to increase at the 60% of use rate for the recycled coarse aggregate, and up to 30% of the recycled fine aggregate before improvement. In the event of using it any more than that, the compressive strength is declined and this is considered to be attributable to the influence of increased air volume. In addition, the recycled fine aggregate after the improvement, the compressive strength was not lowered in all mixtures and it displayed the similar result with ordinary concrete. In the freezing and thawing resistance, the recycled coarse aggregate and, for the case of the recycled fine aggregate before the improvement, it displayed a slightly higher durability index than ordinary concrete, and for the case of the recycled fine aggregate after the improvement, it displayed similar durability index than the ordinary concrete. For the recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate before the improvement, entrained air vapor in the mortar attached to the recycled aggregate lowers the vapor gap coefficient in the concrete to work as a buffer when the moisture is expanded and relaxed from the freezing and thawing action that the durability index was deemed to increase. In the event that the recycled fine aggregate before the improvement is used in the drying shrinkage, it displayed a similar result with the ordinary concrete up to 30% of use, but when it was used for 60 and 100%, the length change rate displayed the tendency of great decrease. Also, in the use of the recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate after the improvement, the length change rate was lowered when the use volume of recycled aggregate was increased, but the difference was up to approximately 20% that displayed no significant difference. It is attributable to the fact that the use water was absorbed into the pore of the mortar attached to the recycled aggregate to reduce the water cement ratio to entice the water-cement ratio reducing effect. As shown above, this thesis has presented on method to improve the quality deviation of the concrete that uses the recycled aggregate and method to improve the quality when producing the recycled fine aggregate and it has analyzed the characteristics of the recycled aggregate concrete. Through the foregoing, it is expected to contribute to the facilitation of the recycled fine aggregate for concrete use in the future.
The volume of construction waste material from the entire waste material volume in Korea is approximately 47.3% to take the biggest ratio, and from them, the waste concrete takes up approximately 62.8% that recycling is an urgent issue to address. Therefore, pursuant to the provision of Article 35 of the『Construction Waste Recycling Promotion Act』, the government recommends more diverse and broader facilitation of the recycled aggregate through the quality standard of the recycled aggregate in order to promote recycling the construction waste materials. However, for the case of building improvement taking most of the construction projects, the use of the recycled aggregate for concrete is not obligatory and users also avoid the same due to the high absorption rate, low density, quality deviation and so forth of the recycled aggregate. In addition, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport has expanded and revised the volume of use and scope of application by strengthening the quality of recycled aggregate for concrete to the quality standard of the recycled aggregate in a way of enthusiastic recommendation for the use of the recycled aggregate for concrete. The quality standard is strengthened its standard of density and absorption rate of the recycled fine aggregate from the existing density of 2.2 g/cm3 and absorption rate of 5% to the density of 2.3 g/cm3 and absorption rate of 4%. And the volume of use and scope of application is to require the use of 30% or less for the recycled coarse aggregate on the concrete for existing 21～27 MPa structure and the recycled fine aggregate is required to use only for the non-structure purpose of less than 21 MPa. However, if the strengthened recycled fine aggregate is used, it may be used for 30% or less of recycled coarse aggregate for 27 MPa or less. However, under KS F 2527, the quality standard of recycled fine aggregate was strengthened but the volume of use and scope of application was not revised and it was considered that it would be appropriate to gradually expand the volume of use and scope of application of the recycled aggregate in the event that the quality control is flawlessly undertaken with the performance of use is accumulated. As shown above, not with standing the fact that the quality standard of the recycled fine aggregate for concrete has been reinforced, the quality deviation has not been reduced along with the distrust on the quality, the need for the study to improve the concrete quality by using the recycled fine aggregate and the study on quality improvement of the recycled fine aggregate continuously have been on the rise. Henceforth, under this study, for manufacturing high quality recycled aggregate concrete, the development of production facility for quality standard of the recycled fine aggregate and the improvement plan for mixture method are formulated in away of presenting the base data for manufacturing high quality recycled aggregate concrete. For the quality improvement of the recycled fine aggregate, the equipment to remove impure substance and thinning of the recycled fine aggregate has been developed. In the substance resin and ingredient analysis of this facility, the production rate was 96.6% higher and the discharged fines have CaO increased up to 28.8% to confirm the thinning effect. And in the quality experiment, the quality of the recycled fine aggregate is improved with the result of increasing absolute drying density, decrease in absorption rate, increase in performance rate of particle shape decision, decrease of penetration volume of 0.08 ㎜ body, decrease in contents of impure substance and so forth. When using the recycled aggregate, the aggregate mixing facility has been developed for improving the quality deviation of the concrete. In the event that the recycled aggregate and natural aggregate are mixed by applying this equipment prior to producing the ready-mix concrete, it was possible to produce outstanding concrete with the difference of unit capacity volume of mortar and the difference of the unit coarse aggregate volume were within the KS and the deviation was improved in the compressive strength when they are mixed. For the air volume and slump, the recycled coarse aggregate had the use rate of 60% to be appropriate, and the recycled fine aggregate before the improvement had 30% of the use rate to be appropriate, and in the event that it is used any more, the air volume was improved and the slump was decreased. In addition, after the improvement, the recycled fine aggregate did not have the air volume increased when 100% is used, but it displayed the tendency of the slump to decrease when 60% is used. Under the compressive strength, it showed the compressive strength tend to increase at the 60% of use rate for the recycled coarse aggregate, and up to 30% of the recycled fine aggregate before improvement. In the event of using it any more than that, the compressive strength is declined and this is considered to be attributable to the influence of increased air volume. In addition, the recycled fine aggregate after the improvement, the compressive strength was not lowered in all mixtures and it displayed the similar result with ordinary concrete. In the freezing and thawing resistance, the recycled coarse aggregate and, for the case of the recycled fine aggregate before the improvement, it displayed a slightly higher durability index than ordinary concrete, and for the case of the recycled fine aggregate after the improvement, it displayed similar durability index than the ordinary concrete. For the recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate before the improvement, entrained air vapor in the mortar attached to the recycled aggregate lowers the vapor gap coefficient in the concrete to work as a buffer when the moisture is expanded and relaxed from the freezing and thawing action that the durability index was deemed to increase. In the event that the recycled fine aggregate before the improvement is used in the drying shrinkage, it displayed a similar result with the ordinary concrete up to 30% of use, but when it was used for 60 and 100%, the length change rate displayed the tendency of great decrease. Also, in the use of the recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate after the improvement, the length change rate was lowered when the use volume of recycled aggregate was increased, but the difference was up to approximately 20% that displayed no significant difference. It is attributable to the fact that the use water was absorbed into the pore of the mortar attached to the recycled aggregate to reduce the water cement ratio to entice the water-cement ratio reducing effect. As shown above, this thesis has presented on method to improve the quality deviation of the concrete that uses the recycled aggregate and method to improve the quality when producing the recycled fine aggregate and it has analyzed the characteristics of the recycled aggregate concrete. Through the foregoing, it is expected to contribute to the facilitation of the recycled fine aggregate for concrete use in the future.
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