최근 급속한 산업화 및 생활수준의 향상에 따라 폐유리의 발생량이 급격히 증대하고 있으며 이중 대부분은 재활용되지 못하고 최종처분 되고 있어 심각한 자원낭비 및 환경오염문제를 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 발생되고 있는 폐유리중 대표적인 갈색, 녹색, 무색 폐유리 및 이들을 혼합한 폐유리를 파쇄하여 콘크리트용 잔골재로서의 재활용 가능성을 분석하기 위한 기초적 실험연구를 수행하였다. 시험결과 슬럼프 및 다짐계수는 폐유리 잔골재의 입형이 모가나고 각이져 있고 상대적으로 유리입도가 잔골재보다 크기때문에 감소하였으며, 공기량은 폐유리 잔골재가 0.6mm이상의 입자를 많이 함유하고 있어 증가하는 것으로 나타났다. 또한 압축강도, 인장강도, 휨강도는 폐유리 잔골재의 혼입량이 많아질수록 감소하였으며, 적정 혼입률은 30% 이하가 바람직하고 유동성 확보를 위해서는 적정한 혼화제를 사용해야 한다는 결론을 얻을 수 있었다.
최근 급속한 산업화 및 생활수준의 향상에 따라 폐유리의 발생량이 급격히 증대하고 있으며 이중 대부분은 재활용되지 못하고 최종처분 되고 있어 심각한 자원낭비 및 환경오염문제를 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 발생되고 있는 폐유리중 대표적인 갈색, 녹색, 무색 폐유리 및 이들을 혼합한 폐유리를 파쇄하여 콘크리트용 잔골재로서의 재활용 가능성을 분석하기 위한 기초적 실험연구를 수행하였다. 시험결과 슬럼프 및 다짐계수는 폐유리 잔골재의 입형이 모가나고 각이져 있고 상대적으로 유리입도가 잔골재보다 크기때문에 감소하였으며, 공기량은 폐유리 잔골재가 0.6mm이상의 입자를 많이 함유하고 있어 증가하는 것으로 나타났다. 또한 압축강도, 인장강도, 휨강도는 폐유리 잔골재의 혼입량이 많아질수록 감소하였으며, 적정 혼입률은 30% 이하가 바람직하고 유동성 확보를 위해서는 적정한 혼화제를 사용해야 한다는 결론을 얻을 수 있었다.
Recently, as industrialization is rapidly growing and the standard of life is rising, the quantities of waste glasses have been hastily increased and most of them are not recycled but abandoned. It cause some problems such as the waste of natural resources and environmental pollution. Therefore, thi...
Recently, as industrialization is rapidly growing and the standard of life is rising, the quantities of waste glasses have been hastily increased and most of them are not recycled but abandoned. It cause some problems such as the waste of natural resources and environmental pollution. Therefore, this study was conducted basic experimental research to analyze the possibilities of recycling of waste glasses(crushed waste glasses outbreaking from our country such as amber, emerald-green, flint and mixed) as fine aggregates for concrete. Test results of fresh concrete, slump and compacting factors decrease because grain shape is angular and air content increase due to involving small size particles so much in waste glasses. Also compressive, tensile and flexural strengths decrease with increase of the content of waste glasses. In conclusion, the content of waste glasses below 30% is reasonable and usage of pertinent admixture is necessary to obtain workability and air content.
Recently, as industrialization is rapidly growing and the standard of life is rising, the quantities of waste glasses have been hastily increased and most of them are not recycled but abandoned. It cause some problems such as the waste of natural resources and environmental pollution. Therefore, this study was conducted basic experimental research to analyze the possibilities of recycling of waste glasses(crushed waste glasses outbreaking from our country such as amber, emerald-green, flint and mixed) as fine aggregates for concrete. Test results of fresh concrete, slump and compacting factors decrease because grain shape is angular and air content increase due to involving small size particles so much in waste glasses. Also compressive, tensile and flexural strengths decrease with increase of the content of waste glasses. In conclusion, the content of waste glasses below 30% is reasonable and usage of pertinent admixture is necessary to obtain workability and air content.
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문제 정의
우리나라도 외국과 마찬가지로 공병을 회수하여 재이용하고 있으며 수집된 일회용 폐유리병은 선별하여 원료로 사용하기 위한 파쇄과정을 거친후 이들 파쇄물을 대부분 신병제조의 원료로서 재활용 하고 있으나 그 양이 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 발생되고 있는 폐유리 중 대표적인무색(Flint), 갈색(Amber), 녹색(Emerald-Green) 폐유리를 수집·파쇄한 것으로 콘크리트 및 건재용 2차제품을 위한 잔골재로서의 재활용 가능성을 분석하기 위하여 잔골재로 폐유리를 혼입한 콘크리트의 물리·역학적 특성에 관한 기초적 실험연구를 수행하였다.
본 연구에서는 국내에서 발생하고 있는 폐유리를 파쇄하여 콘크리트 및 벽면타일, 인터로킹블록 등 건재용 2차 제품용 잔골재로서의 재활용 가능성을 분석하기 위하여 잔골재로서 폐유리를 혼입한 콘크리트의 물리·역학적 특성에 관한 기초적 실험연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
본 연구에서는 Table 1에서 보는 바와 같이 먼저 폐유리를 콘크리트용 잔골재로 사용하기 위하여 폐유리를 파쇄한 잔골재의 비중, 입도 흡수율, 실적률, 화학적 성분등의 물리·화학적 특성을 분석하고 물-시멘트비 50 %, 잔골재율 47 %, 폐유리 잔골재의 혼입률 30 %, 50 %, 70 %의 콘크리트를 제조하여 각각에 대한 물리·역학적 특성을 검토하였다.
폐유리 잔골재를 혼입한 콘크리트의 재령 및 혼입률별 압축강도 쪼갬인장강도, 휨강도 등의 역학적 특성을 평가하기 위하여 각각 ψ15×30 cm ψ10×20 cm, 15×15×55 cm의 공시체를 KS F 2403에 준하여 제작하고 24시간 기건양생 후에 탈형하고 소요의 재령까지 20±3 ℃의 수중에서 표준양생을 실시하였다.
폐유리 잔골재의 색깔 및 혼입률별 굳지 않은 콘크리트의 성질을 파악하고자 동일한 조건에서 슬럼프, 공기량, 다짐계수를 측정하였다.
폐유리를 콘크리트용 잔골재로의 재활용 가능성을 분석하고자 Table 7과 같이 폐유리의 색깔 및 혼입률별로 배합설계를 수행하였으며, 믹싱은 50 ℓ 의 강제식 팬형 믹서를 사용하여 굵은골재, 시멘트 잔골재, (물+혼화제)의 순서로 투입하여 1분 30초 동안 혼합하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 폐유리는 유리병과 유리제품으로 광범위하게 사용되고 있는 Soda-Lime 계열의 폐유리로서 현재 국내에서 색깔별로 발생·수집되는 Amber(A), Emerald-Green(EG) 및 Flint(F) 폐유리를 한국자원재생공사 충남지사 홍성공장에서 6~20mm로 파쇄한 것을 다시 소형크러셔를 이용하여 5 mm이하로 파쇄하여 폐유리 잔골재를 제조하였으며, 또한 세가지 색깔의 폐유리를 1:1:1로 혼합한 혼합형(M) 폐유리 잔골재를 제조하여 비교시험을 수행하였다
시멘트는 국내 D사 제품의 보통포틀랜트시멘트를 사용하였으며 그 화학적 조성 및 물리적 성질은 다음의 Table 2와 같다.
잔골재는 금강 상류에서 채취한 강모래와 굵은골재는 충남 금산 H사에서 생산되는 최대치수 25 mm의 부순돌을 사용하였으며 그 물리적성질 및 입도분포는 Table 3 및 Fig. 1과 같다.
성능/효과
1) 파쇄된 폐유리 잔골재의 물리적 시험결과 조립률은 3.46~3.49, 비중은 2.48~2.52, 흡수량은 0.40~0.43 %, 실적률은 60.90~62.60 %, 단위용적중량은 1,500 kg/㎥이상으로 나타나 콘크리트의 잔골재로서 사용이 가능한 것으로 판단된다. 그러나 파쇄된 폐유리 잔골재의 입형은 모가 나거나 각이져 있고 0.
2) 폐유리 잔골재를 혼입한 콘크리트의 슬럼프와 다짐 계수는 폐유리 잔골재의 혼입량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며 이는 폐유리 잔골재의 입형과 입도에 영향을 받은 것으로 판단된다. 또한 공기량은 폐유리 잔골재의 혼입량이 많아질수록 증가하였는데 이것은 폐유리 잔골재의 입형이 모가 나거나 샤프하고 0.
3) 폐유리 잔골재를 혼입한 콘크리트의 압축강도 쪼갬인장강도 휨강도는 폐유리 잔골재의 혼입률이 증가할수록감소하는 경향을 보였으며, 폐유리 잔골재를 30% 혼입한경우가 가장 우수한 강도특성을 나타내었다. 또한 폐유리 잔골재의 색깔에 따른 역학적 특성은 현저한 차이가 없는 것으로 나타났다.
4) 따라서 폐유리를 파쇄하여 콘크리트용 잔골재로 이용하는 경우 적정혼입률은 30 % 이하가 가장 바람직하며 폐유리 잔골재의 혼입시 유동성을 확보하기 위해서는 적정한 혼화제를 사용해야 할 것으로 판단된다.
또한 단위용적중량은 1,500 kg/㎥이상으로 나타나 콘크리트 및 건재용 2차제품을 위한 잔골재로서 이용이 가능한 것으로 판단된다
또한 폐유리 잔골재를 50%, 70% 혼입한 경우에는 각각 83.8~88.7 %, 78.5~81.9 % 정도 강도 발현하여 폐유리 잔골재의 혼입률이 증가할수록 휨강도는 보통콘크리트에 비하여 감소하였고 재령 13주에서도 같은 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 폐유리 잔골재의 표면과 시멘트풀과의 부착력 감소와 폐유리 혼입량의 증가에 따른 잔골재의 조립률이 커지고 다짐계수의 감소에 기인한 것으로 판단된다.
가장 우수한 강도특성을 나타내었다. 또한 폐유리 잔골재의 색깔에 따른 역학적 특성은 현저한 차이가 없는 것으로 나타났다.
이러한 압축강도 감소현상은 폐유리 잔골재의 표면과 시멘트풀과의 부착력 감소와 폐유리 혼입량의 증가에 따라 잔골재의 조립률이 커지고 다짐계수의 감소에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 폐유리 색깔에 따른 압축강도의 영향은 현저하지 않는 것으로 나타났다.
성분분석 결과는 Table 9와 같다. 이를 고찰하여 보면 SiO2성분이 71.30~73.01 %로 가장 많고 그 다음으로 Na2O와 K2O 성분이 많이 함유된 것으로 나타났으며 폐유리 색깔에 따른 각 화학적 성분은 약간의 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한, 입형은 폐유리 색깔에 관계없이 모가나 있어 워커빌리티에 상당한 영향을 미칠 것으로 판단된다.
7~10과 같다. 이를 고찰하여 보면 재령 4주에서의 압축강도는 폐유리 색깔에 관계없이 폐유리 잔골재를 30%, 50%, 70% 혼입 할수록 보통콘크리트 압축강도의 97.2~99.4 %, 88.6~90.2 %, 83.7~86.4 % 정도의 강도를 발현하여 폐유리 잔골재의 혼입률이 증가할수록 압축강도는 보통콘크리트에 비하여 감소하였고 재령 13주에서도 같은 경향을 나타내었다. 이러한 압축강도 감소현상은 폐유리 잔골재의 표면과 시멘트풀과의 부착력 감소와 폐유리 혼입량의 증가에 따라 잔골재의 조립률이 커지고 다짐계수의 감소에 기인한 것으로 판단된다.
11~14와 같다. 이를 고찰하여 보면 재령 4주에서의 쪼갬인장강도는 갈색폐유리, 녹색폐유리, 무색폐유리, 혼합폐유리 잔골재를 30% 혼입한 경우 각각 보통콘크리트의 94.8%, 96.6 %, 93.5 %, 94.8 %정도의 강도를 발현하여 보통콘크리트에 비하여 다소 감소하는 경향을 나타내었고, 폐유리 잔골재의 혼입률을 30%, 50%, 70 %로 증가시킴에 따라 쪼갬인장강도는 보통콘크리트에 비하여 93.5~96.6 %, 85.9~90.8%, 80.4~85.0%로 감소하였으며, 재령 13주에서도 비슷한 경향을 나타내었다
16~19와 같다. 이를 고찰하여 보면 재령 4주에서의 휨강도는 갈색폐유리, 녹색폐유리, 무색폐유리, 혼합폐유리 잔골재를 30% 혼입한 경우 보통콘크리트의 휨강도에 비해 각각 98.3%, 96.8 % 94.4 %, 94.0 %의 강도를 발현하여 폐유리 잔골재의 색깔에 따른 현저한 강도차이는 나타나지 않았다.
3과 같다. 이를 고찰하여 보면 폐유리 잔골재의 혼입량이 30%, 50%, 70%로 증가할수록 폐유리 잔골재의 색깔에 관계없이 폐유리를 혼입하지 않은 콘크리트의 슬럼프에 비하여 각각 19.6~26.9 %, 30.1~34.6 %, 38.5~44.3 %로 감소하는 경향을 나타내었다.
이를 고찰하여 보면 폐유리의 색깔에 관계없이 조립률은 3.46~3.49, 비중은 2.50~2.52, 흡수량은 0.40~0.43%, 실적률은 60.90 ~62.60 %로 나타났다.
5와 같다. 폐유리의 잔골재의 혼입량이 30% 50%, 70 %로 증가할수록 폐유리의 색깔에 관계없이 폐유리 잔골재를 혼입하지 않은 보통콘크리트의 다짐계수에 비하여 1.1~2.5 %, 2.5~3.7 %, 3.6~5.4 %로 감소하여 다짐도가 떨어지는 것으로 나타났다. 그 원인은 폐유리 잔골재의 입형이 모가나고 각이져 있어 폐유리 잔골재의 혼입량이 증가할수록 콘크리트의 유동성을 저하시켜 다짐계수를 감소시킨 것으로 판단된다.
4와 같다. 폐유리의 잔골재의 혼입량이 30% 50%, 70%로 증가할수록 폐유리의 색깔에 관계없이 폐유리를 혼입하지 않은 보통콘크리트의 공기량에 비하여 12.2~21.6 %, 23.71~30.4%, 30.6~41.4%로 증가하였는데 이러한 경향은 폐유리 잔골재 입자중에 0.6 mm이상의 크기를 갖는 입자가 모래보다 상대적으로 많고 입자의 형상이 좋지 못하여 부피에 비하여 상대적으로 표면적이 증가하여 공기량이 증가하는 것으로 판단된다.
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