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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 최근 국내 건설 현장에서 사용되고 있는 잔골재가 콘크리트의 품질에 미치는 영향을 검토할 목적으로 잔골재 종류가 굳지 않은 콘크리트의 물성 및 경화된 콘크리트의 강도에 미치는 영향을 분석하였다.
- 본 연구에서는 최근 국내 건설 현장에서 사용되고 있는 잔골재가 콘크리트의 품질에 미치는 영향을 검토할 목적으로 잔골재 종류가 굳지 않은 콘크리트의 물성 및 경화된 콘크리트의 강도에 미치는 영향을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 럼프 150±20mm, 목표 공기량 4.5 ±1%를 만족하도록 배합 설계한 후 잔골재만을 바닷모래(S), 강모래(R), 강모래 미사(Rs), 조립률이 2.83으로 입도가 큰 부순 모래 (FM), 입형판정 실적률이 52%으로 입형이 불량한 부순모래(GS), FM과 Rs가 혼합하여 P 수준의 입도로 만든 혼합모래 (FR), GS와 S를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래 (GR) 로 분류한 7수준으로 변화 시켜 동일한 배합을 적용하는 것으로 하여 총 24 배치에 대하여 실험을 실시하였다. 본 실험에 사용한 콘크리트의 배합사항은 Table 2 와 같다.
대상 데이터
- 또한 실험에 사용한 골재의 물리적 성질은 Table 4와 같고, 강모래는 충북 청원산을 사용하였고, 바닷모래는 인천중 구항 동산을 사용하였으며, 부순 모래는 충북 청원산, 경기 양주산, 전남 나주산 등을 사용하였다. 굵은 골재는 충북 청원 옥산산 25 mm 부순 돌을 사용하였다. 그리고 혼화제로는 국내산 나프탈렌계 고성능 감수제와 빈 졸계 AE제를 사용하였다.
- 굵은 골재는 충북 청원 옥산산 25 mm 부순 돌을 사용하였다. 그리고 혼화제로는 국내산 나프탈렌계 고성능 감수제와 빈 졸계 AE제를 사용하였다.
- 또한 실험에 사용한 골재의 물리적 성질은 Table 4와 같고, 강모래는 충북 청원산을 사용하였고, 바닷모래는 인천중 구항 동산을 사용하였으며, 부순 모래는 충북 청원산, 경기 양주산, 전남 나주산 등을 사용하였다. 굵은 골재는 충북 청원 옥산산 25 mm 부순 돌을 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC) 이며, 이들의 물리·화학적 성질은 Table 3과 같다. 또한 실험에 사용한 골재의 물리적 성질은 Table 4와 같고, 강모래는 충북 청원산을 사용하였고, 바닷모래는 인천중 구항 동산을 사용하였으며, 부순 모래는 충북 청원산, 경기 양주산, 전남 나주산 등을 사용하였다.
데이터처리
- 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에 의거 실시하였고, 슬럼프 플로우는 슬럼프 측정이 끝난 후 최대직경과 이에 직교하는 직경의 평균값으로 하였다. 공기량 및 단위용적 질량은 KS F 2421 및 2409의 규정에 따라 실시하였고, 응결시간은 KS F 2436, 블리딩은 KS F 2414에 의거 실시하였다.
이론/모형
- 직경의 평균값으로 하였다. 공기량 및 단위용적 질량은 KS F 2421 및 2409의 규정에 따라 실시하였고, 응결시간은 KS F 2436, 블리딩은 KS F 2414에 의거 실시하였다.
- 압축강도와 인장강도용 공시 체는 KS F 2403에 따라 0 100 x200 mm 원주 몰드를 이용하여 제작하였으며, 23±2℃ 의 수조에서 계획된 재령 동안 수중 양생을 실시하여 압축강도는 KS F 2405, 인장강도는 KS F 2423의 규정에 따라 실시하였다. 강도의 값은 콘크리트 공 시체 3개의 평균값이다.
성능/효과
- 3) 부순 모래는 강모래에 비해 블리딩이 약간 증가되며, 바닷모래에 비해 블리딩량이 저감되고, 입도가 큰 부순 모래는 소성 수축균열의 원인이 되는 초기의 블리딩이 급격히 발생하고, 입형이 불량한 부순모래는 보통 강도를 가진 W/C의 범위에서 전체적으로 블리딩이 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 입도 .
- 4) 일반강도 콘크리트의 배합에서 잔골재의 종류가 강도에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 나타났으나, 고강도 콘크리트의 배합에서 부순 모래를 사용한 콘크리트가 천연 골재를 사용한 콘크리트에 비해 강도가 저하되는 것으로 분석되었다. 또한 동일한 배합조건에서 부순 모래의 입도.
- 7은 부순 모래와 천연모래를 혼합한 혼합모래가 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향을 분석한 결과이다. FM 과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 압축강도는 W/C에 관계없이 P를 사용한 콘크리트와 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래 (GR) 를 사용한 콘크리트의 경우에도 P와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- FM과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 경우는 P를 사용한 콘크리트에 비해 블리딩이 크게 감소하는 것으로 나타나, 부순 모래와 강모래를 혼합하여 사용함으로써 콘크리트의 품질을 향상시킬 가능성이 높은 것으로 분석되었다. S와 GS 를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래(GR) 를 사용한 콘크리트의 경우, P는 물론 日를 사용한 콘크
- FM과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 경우는 P를 사용한 콘크리트와 유사한 공기 연행성을 가지는 것으로 나타났다. 그리고 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래(GR)를 사용한 콘크리트의 경우, P를 사용한 콘크리트에 비해 공기 연행성이 저하되는 경향이 있으며, W/C가 작을수록 즉 고강도 화 될수록 더욱 공기 연행 성이 저하되는 것으로 나타났다.
- 그리고 입형판정 실적률이 52%으로 KS F 2527의 규격에 미달하는 입형이 불량한 부순모래 (GS) 를 사용한 콘크리트는 슬럼프와 플로우 모두 P와 비교하여 현저히 저하하는 것으로 나타났고, W/C가 작을수록 더욱 크게 저하하는 것으로 나타났다. FM과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 경우는 P를 사용한 콘크리트와 유사한 유동성을 가지는 것으로 나타나, 입도를 개량하기 위해 반대 입도를 가진 모래를 혼합하여 사용하면 콘크리트의 유동성을 개선시킬 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 그리고 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래(GR)를 사용한 콘크리트의 경우, W/ C 45%와 55%에서 유동성이 증가하는 경향이 나타났으나, W/C 35%에서는 저하하는 것으로 나타났다.
- 4는 잔골재 종류가 콘크리트의 응결 특성에 미치는 영향에 대해 W/C 별로 분석한 결과이다. KS F 2527 규격을 만족하는 표준적인 부순 모래(P)를 사용한 콘크리트의 응결은 강모래(R)를 사용한 콘크리트 및 미립분이 많은 강모래(Rs)를 사용한 콘크리트, 바닷모래 (S)를 사용한 콘크리트와 비교하여 약간 빨리 진행되는 것으로 나타났으며, 특히 W/C가 낮을수록 응결은 더욱 빨리 진행되는 것으로 나타났다. 이처럼 입형이 양호한 천연골재가 응결이 지연되는 것은 입형이 거칠수록 블리딩수의 이동에 대한 저항이 커져 골재 하부에 수분이 잔류하게 되어 블리딩이 감소함에 따라 응결 시간이 단축된 것으로 판단된다.
- 잔골재 종류가 인장강도에 미치는 영향은 압축강도의 결과와 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. KS F 2527 기준을 만족하는 부순모래 (P) 와 천연골재를 인장강도에 대해 비교한 결과, 일반강도 콘크리트의 배합(W/C 45, 55%) 에서잔골재의 종류가 인장강도에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 나타났으나, 고강도 콘크리트의 배합(W/C 35%)에서 P를 사용한 콘크리트가 천연골재를 사용한 콘크리트에 비해 인장강도가 크게 저하되는 것으로 분석되었다. 조립률이 2.
- 2는 잔골재 종류가 콘크리트의 공기 연행성에 미치는 영향에 대해 W/C 별로 분석한 결과이다. KS규격을 만족하는 부순모래를 사용한 콘크리트(P)는 W/C에 상관없이 모두 목표 공기량인 4.5±1.0% 만족하는 것으로 나타났다. P는 천연모래인 바닷모래 (S) 와 강모래 (R)를 사용한 콘크리트에 비해 공기 연행성이 다소 저하되는 것으로 나타났는데, 이는 부순 모래의 입형.
- S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래 (GR)를 사용한 콘크리트의 경우, GS를 사용한 콘크리트에 비해 응결이 다소 지연되는 것으로 나타났으며, P를 사용한 콘크리트와 비교하여 약간 응결이 빨리 진행되는 것으로 나타났다.
- 당연한 결과로, W/C가 작을수록 압축강도는 큰 것으로 나타났으며, 잔골재 종류가 압축강도에 미치는 영향은 W/C에 따라 약간 다른 것으로 나타났다. 고강도 범위인 W/C 35%에서 P를 사용한 콘크리트가 R 및 S를 사용한 콘크리트에 비해 강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 특히 S에 비해 재령이 증가함에 따라 강도가 크게 저하되는 것으로 나타났다. 이것은 부순모래의 입형이 편편하고 길쭉하므로 고 강도범 위 에서 부순 모래 가시 멘트페 이스트보다 빨리 파괴 되 기 때문으로 사료된다A.
- 그리고 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래(GR)를 사용한 콘크리트의 경우, P를 사용한 콘크리트에 비해 공기 연행성이 저하되는 경향이 있으며, W/C가 작을수록 즉 고강도 화 될수록 더욱 공기 연행 성이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서 실무에서 입형이 불량한 부순모래와 입형이 양호한 천연모래를 혼합 사용하는 경우, 목표하는 공기량을 만족시키기 위해서는 AE제 사용량을 증가시켜 공기량 확보를 위한 대책이 필요할 것으로 사료된다.
- FM과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 경우는 P를 사용한 콘크리트와 유사한 유동성을 가지는 것으로 나타나, 입도를 개량하기 위해 반대 입도를 가진 모래를 혼합하여 사용하면 콘크리트의 유동성을 개선시킬 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 그리고 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래(GR)를 사용한 콘크리트의 경우, W/ C 45%와 55%에서 유동성이 증가하는 경향이 나타났으나, W/C 35%에서는 저하하는 것으로 나타났다.
- 보통강도 범위인 W/C 45%, W/C 55%에서 P를 사용한 콘크리트의 압축강도는 R 또는 S를 사용한 콘크리트와 거의 비슷한 것으로 나타났다. 그리고 미립분이 많은 강모래 즉 조립률이 낮은 강모래(Rs)를 사용한 콘크리트는 p를 사용한 콘크리트에 비해 강도가 저하되는 것으로 나타났는데, 이는 미립분이 많은 강모래를 사용함으로써 유동성이 저하되어 콘크리트가 균질하게 분산되지 못하여 콘크리트의 조직에 문제가 발생한 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 현재 강모래의 품질이 악화되고 있는 현실을 고려한다면, 부순 모래라도 관련 규격인 KS F 2527 기준을 만족하는 경우에는 품질이 악화된 천연모래를 사용하는 것보다 유동성 및 강도 측면에서 오히려 유리할 수 있음을 의미하는 것이다.
- 는 것으로 나타났다. 그리고 입형판정 실적률이 52%로입형이 불량한 부순 모래 (GS) 를 사용한 콘크리트는 W/C 가 낮은 부 배합에서는 시멘트의 입형충전 효과에 의해 블리딩 발생이 저하되었지만, W/C가 증가할수록 시멘트량이 감소함에 따라 블리딩량이 증가하는 것으로 나타났다, .
- 83으로 입도가 큰 부순모래(FM)를 사용한 콘크리트는 W/C에 상관없이 모두 슬럼프와 슬럼프 플로우가 크게 나타나고 있으나, 이것은 재료 분리에 의한 전단 슬럼프가 발생하였기 때문이다. 그리고 입형판정 실적률이 52%으로 KS F 2527의 규격에 미달하는 입형이 불량한 부순모래 (GS) 를 사용한 콘크리트는 슬럼프와 플로우 모두 P와 비교하여 현저히 저하하는 것으로 나타났고, W/C가 작을수록 더욱 크게 저하하는 것으로 나타났다. FM과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 경우는 P를 사용한 콘크리트와 유사한 유동성을 가지는 것으로 나타나, 입도를 개량하기 위해 반대 입도를 가진 모래를 혼합하여 사용하면 콘크리트의 유동성을 개선시킬 가능성이 있는 것으로 분석되었다.
- 83으로 입도가 큰 부순모래 (FM) 를 사용한 콘크리트의 압축강도는 초기 재령에서 다소 저하되나, 재령이 증가함에 따라 P와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그리고 입형판정 실적률이 52%으로 입형이 불량한 부순 모래 (GS) 를 사용한 콘크리트는 P를 사용한 콘크리트의 강도와 거의 차이가 없는 것으로 나타나, 동일한 배합조건에서 부순 모래의 입형이 압축강도에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 분석된다. Fig.
- 83으로 입도가 큰 부순 모래 (FM)를 사용한 콘크리트는 P를 사용한 콘크리트에 비해 다소 공기량이증가되는 것으로 나타났는데, 이것은 조립률이 큰 관계로 닫힌 공기량이 증가하기 때문으로 판단된다. 그리고 입형판정 실적률이 52%인 부순 모래(GS)를 사용함으로써 일반 강도범위인 W/C 45%, 55%에서 P를 사용한 경우의 공기량과 큰 차이가 없었으나, 고강도 범위인 W/C 35%에서 공기 연행성이 현저하게 저하되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 최근 콘크리트가 고강도화되는 현실을고려하다면, 입형이 불량한 부순 모래를 사용할 경우, 콘크리트의 공기 연행성이 저하되어 동결융해 저항성 등에서 문제가 발생할 가능성이 있을 것으로 분석된다.
- 3은 잔골재 종류가 콘크리트의 블리딩 특성에 미치는 영향에 대해 W/C 별로 분석한 결과이다. 당연한 결과로 W/C가 높을수록 블리딩은 증가하였고, W/C 35%에서 잔골재 종류에 따른 블리딩의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 표준적인 부순 모래 (P) 를 사용한 콘크리트의블리딩량은 강모래 (R) 를 사용한 콘크리트와 거의 같거나 약간 증가하는 것으로 나타났다.
- 5는 부순 모래와 천연골재를 사용한 콘크리트의 압축강도에 대해 W/C 별로 비교한 결과이다. 당연한 결과로, W/C가 작을수록 압축강도는 큰 것으로 나타났으며, 잔골재 종류가 압축강도에 미치는 영향은 W/C에 따라 약간 다른 것으로 나타났다. 고강도 범위인 W/C 35%에서 P를 사용한 콘크리트가 R 및 S를 사용한 콘크리트에 비해 강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 특히 S에 비해 재령이 증가함에 따라 강도가 크게 저하되는 것으로 나타났다.
- FM 과 Rs를 혼합하여 P와 비슷한 입도로 만든 혼합모래 (FR) 를 사용한 콘크리트의 압축강도는 W/C에 관계없이 P를 사용한 콘크리트와 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 S와 GS를 혼합하여 P의 수준으로 입형을 조절한 혼합모래 (GR) 를 사용한 콘크리트의 경우에도 P와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 리트와 비교하여 비슷한 블리딩 특성을 가지거나 오히려 W/C에 따라 향상되는 것으로 나타났다.
- 그리고 입도. 입형이 불량한 부순 모래를 개선시킬 목적으로 천연모래와 혼합한 경우(FR, GR) 에도 P를 사용한 경우와 거의 차이가 없는 나타났다.
- 83으로 입도가 큰 부순모래(FM)를 사용한 콘크리트는 P를 사용한 콘크리트에 비해 응결이 빨리 진행되며, 특히 W/C가 낮을수록 응결이 더욱 빨리 진행되는 것으로 분석되었다. 입형판정 실적률이 52%으로 입형이 불량한 부순 모래 (GS) 를 사용한 콘크리트도 P를 사용한 콘크리트에 비해 응결이 빨리 진행되나, W/C가 높을수록 응결이 빨리 진행되는 것으로 분석되었다.
- 6은 부순 모래의 품질이 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향을 분석한 결과이다. 조립률이 2.83으로 입도가 큰 부순모래 (FM) 를 사용한 콘크리트의 압축강도는 초기 재령에서 다소 저하되나, 재령이 증가함에 따라 P와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그리고 입형판정 실적률이 52%으로 입형이 불량한 부순 모래 (GS) 를 사용한 콘크리트는 P를 사용한 콘크리트의 강도와 거의 차이가 없는 것으로 나타나, 동일한 배합조건에서 부순 모래의 입형이 압축강도에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 분석된다.
- 조립률이 2.83으로 입도가 큰 부순모래(FM)를 사용한 콘크리트는 P를 사용한 콘크리트에 비해 응결이 빨리 진행되며, 특히 W/C가 낮을수록 응결이 더욱 빨리 진행되는 것으로 분석되었다. 입형판정 실적률이 52%으로 입형이 불량한 부순 모래 (GS) 를 사용한 콘크리트도 P를 사용한 콘크리트에 비해 응결이 빨리 진행되나, W/C가 높을수록 응결이 빨리 진행되는 것으로 분석되었다.
- 당연한 결과로 W/C가 높을수록 블리딩은 증가하였고, W/C 35%에서 잔골재 종류에 따른 블리딩의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 표준적인 부순 모래 (P) 를 사용한 콘크리트의블리딩량은 강모래 (R) 를 사용한 콘크리트와 거의 같거나 약간 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 미립분이 많은 강모래(Rs)와 비교하여 P를 사용하는 경우가 약간 블리딩
후속연구
- 입형이 불량한 부순모래를 개선시킬 목적으로 천연모래와 혼합하여 사용하는 경우, 콘크리트의 유동성을 증가시키는 것으로 나타났다. 2) 부순모래는 천연골재에 비해 공기 연행성이 다소 저하되며, 고강도 범위의 콘크리트에서 입형이 불량한 부순 모래를 사용할 경우, 콘크리트의 공기 연행성이 크게 저하되며, 천연골재와 혼합하여 사용하더라도 공기 연행성은 별로 개선되지 않는 것으로 나타나, 목표하는 공기량을 만족시키기 위해서는 AE제의 혼입량 증가 등 공기량 확보를 위한 대책이 필요할 것으로 사료된다.
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