[논문]슬래그 골재를 사용한 투수성 콘크리트의 물리적 성질

최재진; 박원태

슬래그 골재를 사용한 투수성 콘크리트의 물리적 성질
Physical Properties of Permeable Concrete Using Slag as an Aggregate 원문보기

최재진 (천안공업대학 토목과) , 박원태 (천안공업대학 토목과)

본 연구는 제철소에서 부산물로 생성되는 고로슬래그 및 제강슬래그를 골재의 일부로 대체 사용하고 고성능AE감수제를 적정량 사용하여 고품질의 투수성 콘크리트를 제조하는 것에 관한 것이다. 제강슬래그의 경우는 부피팽창을 감소시키기 위하여 살수에 의한 에이징 처리를 하여 실험에 사용하였다. 실험결과 고성능AE감수제와 슬래그를 사용하는 경우 투수계수 0.1 ㎝/sec 이상을 유지하는 상태에서 재령 28일의 압축강도 24MPa정도까지의 비교적 높은 강도의 투수성 콘크리트를 제조할 수 있었으며, 에이징 처리한 제강슬래그를 대체 사용한 콘크리트에서의 이상팽창에 의한 문제점은 나타나지 않았다.

This paper discusses the physical properties of permeable high quality concrete using blast furnace slag or steel slag as a part of aggregate. In the case of steel slag, aging treatment was adopted to prevent the volume expansion. With high range water reducing agent, the concrete using slag aggregate showed compressive strength up to 24MPa at the age of 28 days and the water permeability of the concrete was over the level of 0.1 m/s in this experiment. Also, there was no expansion problem in the concrete substituted with aged slag as a part of aggregate.

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문제 정의

따라서.본 연구에서는 고로슬래그 및 에이징(aging) 처리에 의해 안정화시킨 제강슬래그 골재를 투수성 콘크리트용 골재로서의 특성을 고찰하고 대체 골재로서의 이용 방안을 검토하였다. 이때 투수성 콘크리트에서 시멘트 풀의 양은 그것이 굵은골재를 둘러싸 금속과 같은 빛을 띠는 막을 형성하도록 하고 시멘트풀이 흘러내리지 않는 범위가 되도록 정하는 것이 좋으며[6] 투수 계수는 0.

가설 설정

1. 골재로서 10 mm체를 통과하고 2.5 mm체에 잔유하는 부순돌, 고로슬래그 및 제강슬래그를 각각 사용한 경우 다소의 차이는 있으나, 물.시멘트비 25~30%, 단위 수량 90-100 kg/m3, 고성능AE감수제 1.

제안 방법

다만 원통형 시험체는 그 윗면에 거의 같은 지름의 철판을 얹은 상태에서 다짐하였다. 그리고 다음 날 탈형하고, 20t 의 수중에서 양생하여 재령 28일에 강도시험을 하였으며, 투수시험은 재령 14일에 실시하였다.
그리고 배합설계에 있어서 공耳률은 예비실험에서 얻은 결과를 적용하였다.
실험에 사용한 투수성 콘크리트 배합은 Table 2 및 Table 3와 같으며 슬래그 골재의 일반 부순돌과의 대체율은 고로슬래그 골재의 경우 0, 50 및 100%로 하고 제강슬래그 골재의 경우는 0, 、25 및 50%로 하였다. 그리고 배합설계에 있어서 공耳률은 예비실험에서 얻은 결과를 적용하였다.
따라 시험하였다. 투수시험은 흙의 정수위 투수시험에 준한 방법으로 Fig. 1의 투수시험기를 제작 사용하였으며 , 수두차는 10 cm를 기준으로 하였다. 투수계수 시험용 시험체는 수중에서 10일간 표준양생한 다음 수조에서 꺼내 물기를 뺀 후 시험체의 둘레에 시멘트 풀을 바르고 다시 1일이 경과하였을 때 측면에 그리스를 골고루 바른 다음 트레이싱지를 붙였다.
혼합용량 100^ 의 강제식 믹서(rpm 25)에 굵은 골재와 시멘트를 넣고 20초간 건비빔한 다음 AE감수제 또는 고성능AE감수제를 희석시킨 물을 투입한 후 1분 30 초 동안 혼합하여 콘크리트 40 C 를 제조하였다.

대상 데이터

시멘트는 H사에서 제조한 비중 3.15의 보통 포틀랜드시멘트를 사용하고 골재는 Table 1에 나타낸 바와 같이 최대치수 10 mm의 부순돌(비중 2.64)과 고로슬래그(비중 2.47» 사용하였다. 또한 제강슬래그는 비중 3.
혼화재료는 리그닌계의 AE감수제 (WRA로 약함) 및 폴리카르본산계의 고성능AE감수제(HWRA로 약함)를 사용하였다.

이론/모형

압축강도, 인장강도 및 휨강도는 한국산업규격의 방법에 따라 시험하였다. 투수시험은 흙의 정수위 투수시험에 준한 방법으로 Fig.

성능/효과

2. 고로슬래그골재만을 사용한 투수성 콘크리트는 일반 골재만을 사용한 경우에 비해 압축강도가 약 10% 정도 저하되었으며, 고로슬래그 대체율 50%에서의 강도 저하는 거의 나타나지 않았다.
3. 1개월 이상 물을 뿌려 에이징 처리한 제강슬래그를 일반골재와 대체 사용하였을 때, 전체골재량에 대한 제강슬래그의 부피비가 50% 이내에서 투수성 콘크리트의 강도저하 및 균열등 특별한 문제점은 발견되지 않았다.
따라서 Table 2와 Table 3에서는 이러한 점을 고려하여 단위수량을 정했으며, 고성능AE감수제를 사용하는 경우의 단위수량은 일반 AE감수제를 사용하는 경우보다 20kg 정도 감소되는 것으로 나타났다.
그러나 고로슬래그를 일반 골재와 동일한 부피로 함께 섞어 사용하는 경우는 일반 골재만을 사용한 경우와 비교하여 강도의 저하가 거의 없어 대체 골재로서 양호한 특성을 나타냈다. 또한 고성능AE 감수제를 사용한 경우는 단위시멘트량 300~400kg/m3 에서 재령 28일의 압축강도 14~24MPa가 얻어져 보통의 AE감수제를 사용한 경우에 비하여 15-20% 정도의 강도 증진 효과를 나타냈으며 고로슬래그를 일반 골재와 대체 사용하는데 따른 영향은 일반 ae감수제를 사용하였을 때와 같은 경향을 나타냈다.
5 mm체에 잔유하는 부순돌, 고로슬래그 및 제강슬래그를 각각 사용한 경우 다소의 차이는 있으나, 물.시멘트비 25~30%, 단위 수량 90-100 kg/m3, 고성능AE감수제 1.0%(시멘트 중량비)의 배합으로 재령 28일의 압축강도 14~24MPa 이며, 투수계수 0.1cm/s 이상의 특성을 가지는 투수성 콘크리트의 제조가 가능함이 확인되었다.
6%로 측정되었다. 이 유리석회량은 에이징 처리에 의해 감소되었는데, 건조한 대기중 보다는 물을 뿌려 습윤상태를 유지시키는 경우 또는 수중에서 유리 석회의 양이 감소함을 보여 대기중에 자연상태로 방치하는 것보다는 물을 뿌리거나 수중에 침수시키는 경우에 보다 제강슬래그의 에이징 효과가 크게 됨을 알 수 있다. Table 7은 제강슬래그를 부피비 50%의 범위에서 부순돌과 대체 사용하고 고성능AE감수제를 사용한 콘크리트의 물성 실험결과이다.
이상의 결과를 종합해 볼 때 고로슬래그 골재는 일반 콘크리트에서보다는 투수성 콘크리트용 골재로서의 활용 가치가 큰 것으로 보인다. 그 이유는 포장용의 투수성 콘크리트는 된 반죽의 것을 로울러의 전압에 의해 다짐을 하여 시공하는 경우가 많기 때문에 골재의 입형이 시공성에 미치는 영향이 일반콘크리트에 비하여 적다고 볼 수 있다.
입자의 크기를 10 mm 이하로 분쇄한 다음 1개월 동안 물을 뿌려 에이징한 제강슬래그를 골재로서 사용하고 투수성 콘크리트 시험체를 제작한 후 6개월 동안 실내에 둔 경우 팽창 파괴되거나 균열이 발생하는 것을 발견할 수 없었으며, Table 7에 나타낸 바와 같이 투수성능 및 압축, 인장, 휨강도 등의 특성은 일반골재를 사용한 경우와 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.

후속연구

주차장 등의 포장에 사용하고 있다.[1] 또한 최근에는 폴리머 시멘트 콘크리트나 폴리머 콘크리트에 투수성을 부여함으로써 강도와 내구성이 우수한 투수성 제품의 개발에 대한 연구도 이루어지고 있는데 이것은 정원이나 수영장 주변의 표층부 등에 활용할 경우 미끄러짐을 방지하며, 미적 효과를 높일 수 있어 환경 친화성이 높은 재료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.[2, 3, 4]

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