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순환골재 치환율에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 특성
Characterization of Compressive Strength and Elastic Modulus of Recycled Aggregate Concrete with Respect to Replacement Ratios 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.26 no.1A, 2006년, pp.213 - 218  

심종성 (한양대학교 토목환경공학과) ,  박철우 (한양대학교 토목환경공학과 BK21) ,  박성재 (한양대학교 토목환경공학과) ,  김용재 (한국시설안전기술공단 연구원)

초록
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본 논문에서는 최근 고도처리로 생산되는 순환골재의 품질을 분석하고, 이를 구조용 콘크리트에 적용하였을 경우 구조물의 설계 및 해석에서 가장 기초적으로 요구되는 물성인 압축강도와 탄성계수의 변화를 순환굵은골재 및 순환잔골재의 치환율에 따라 검토하고자 하였다. 실험결과 순환굵은골재 및 순환잔골재는 KS F 2573의 1종의 기준을 만족하였으며, 순환골재의 치환율이 증가할수록 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수는 감소하는 경향이 나타났다. 특히 순환골재로 전량치환 하였을 경우의 압축강도와 탄성계수는 일반골재콘크리트 대비 약 13%와 약 31%가 저하되었다. 이러한 실험결과를 기초로 순환 골재 치환율에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 추정식을 새로이 제안하였으며, 기존의 국내외 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검토하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As a manufacturing process of recycled aggregate improves the quality of recycled aggregate shall be sufficient enough to be used for structural concrete. This study characterized compressive strength and elastic modulus of concrete that used recycled coarse and fine aggregate. Before the strength t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 실험에서는 순환골재 치환율에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 특성을 파악하기 위하여 표 1과 같이 총 5가지의 치환율에 따른 시험체 변수를 설정하였으며, 이 외 순환골재의 품질, 타설 및 양생과정 등은 모두 동일하게 하여 이에 대한 영향은 해석에서 배제하였다.
  • 이러한 현상을 바탕으로 순환골재의 치환율에 따라 탄성계수를 추정할 수 있는 추정식을제안하였으며, 제안된 탄성계수식은 기존의 자료들과 비교한 결과 실측치와 추정치가 상당히 근사함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도와 탄성계수를 비교적 간단하게 치환율에 따라 추정할 수 있는 추정식을 제안하였으며, 이러한 추정식들은 순환골재를 사용한 콘크리트 구조부재의 설계나 해석시에 충분히 활용 할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 더욱 많은 실험자료들이 축적된다면, 이러한 추정식들은 공학적으로 높은 신뢰성을 가질 수 있을 것으로 판단된다.
  • 본 연구에서는 최근 국내에서 생산되는 순환골재를 사용한 콘크리트의 구조부재 적용을 위한 연구의 일환으로, 순환골재콘크리트의 기초적 물성을 검토하고 압축강도와 탄성계수의 특성을 파악하며 나아가 순환골재의 치환율에 따른 압축 강도 추정식과 탄성계수 추정식을 제안하고자 한다.
  • 최근 생산되는 고도처리 순환골재를 사용한 콘크리트는 일반콘크리트와는 여러 특성면에서 다소 차이가 있으며, 본 연구에서는 이러한 순환골재콘크리트의 구조부재 적용을 위해, 콘크리트구조물의 설계나 해석 시 가장 기초적으로 사용되는 물성치인 압축강도와 탄성계수의 특성을 연구하였다. 동일한 배합 타설 시에 순환골재콘크리트는 일반콘크리트에 비해 슬럼프가 크며 이는 상대적으로 순환골재의 둥근 입형에 기인하는 것으로 판단된다.

가설 설정

  • 상기 식에서 일반골재를 사용한 경우의 탄성계수 값을 현행 구조설계기준의 값과 같다고 가정하였으며, 일반콘크리트의 탄성계수 추정식의 상수항에 골재의 치환율에 대한 계수 항을 추가하여 순환골재콘크리트의 순환골재 치환율에 따른 탄성계수 감소량을 고려하였다. 또한, 그 결과 그림 4와 같이 치환율이 증가함에 따라 순환골재콘크리트의 탄성계수 감소량이 반영되는 것을 확인할 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
골재의 특징은? 골재는 시멘트, 물 그리고 필요에 따라 첨가하는 혼화재료 들과 같이 콘크리트를 구성하는 기본재료이다. 이러한 골재는 콘크리트 용적의 약 70% 이상을 차지하고 있기 때문에 물리적, 화학적 작용에 대하여 콘크리트의 품질을 결정하는 주요인자이며, 구조물의 안정성을 유지시키는데 중요한 역할을 하는 건설재료이다. 그러나 현재 국내에는 이러한 골재의 부존량에 대한 문제가 심각히 대두되고 있다.
골재란 무엇인가? 골재는 시멘트, 물 그리고 필요에 따라 첨가하는 혼화재료 들과 같이 콘크리트를 구성하는 기본재료이다. 이러한 골재는 콘크리트 용적의 약 70% 이상을 차지하고 있기 때문에 물리적, 화학적 작용에 대하여 콘크리트의 품질을 결정하는 주요인자이며, 구조물의 안정성을 유지시키는데 중요한 역할을 하는 건설재료이다.
골재수급난 대처를 위해 사용이 장려되고 있는 순환골재의 특징은? 기존의 연구 결과들에 따르면 순환골재는 미립분과 흡수율이 일반골재와 비교하여 다소 높으며(남상일, 1995; 심종우 등, 2004; Hansen, 1992; Mukai 등, 1979; Rashwan 등, 1997; Salem 등, 2003) 순환골재의 혼입은 콘크리트의 강도 및 내구성의 저하를 초래한다. 또한 순환골재콘크리트의 워커빌리티는 일반콘크리트에 비해 다소 떨어지고 공기량은 약 1%정도 증가된다고 하였다. 특히 압축강도와 탄성계수는 약 15%와 약 20% 정도 감소하는 것으로 알려져 있다.
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참고문헌 (21)

  1. 건설교통부(2004) 순환골재 품질기준(안). pp. 2-27 

  2. 김재성, 권인표, 강석표, 홍성윤(2003) 재생산골재를 사용한 콘크리트의 기초물성에 관한 실험적 연구. 한국콘크리트학회 가을 학술발표회논문집, 제15권, 2호, pp. 116-119 

  3. 김진철, 양성철, 조윤호, 김남호(2004) 재생골재 콘크리트의 강도 및 파괴특성 실험. 한국도로학회 논문집, 한국도로학회 제6권, 1호, pp. 37-45 

  4. 김호수, 백철우, 반성수, 최성우, 류득현(2003) 재생 굵은 골재를 사용한 재생 콘크리트의 역학적 특성에 관한 실험적 연구. 한국콘크리트학회 봄 학술발표회논문집, 제 15권, 1호, pp. 25-30 

  5. 남상일(1995) 재생골재콘크리트의 공학적 특성에 관한 실험적 연구. 박사학위논문, 충남대학교, pp. 35-40 

  6. 신재인, 류택은 양승규, 구봉근(2001) 플라이애쉬를 혼합한 재생 골재 콘크리트의 내구성. 한국콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제 13권, 1호, pp. 23-29 

  7. 심종우, 이문환, 이세현, 전현규(2004) 재생골재 생산방식의 차이에 따른 재생 굵은골재의 품질특성에 관한 비교연구. 대한건축학회 춘계학술발표대회 논문집, 2004, pp. 195-198 

  8. 이강우, 이종호, 강석표, 최세진, 최희용, 김무한(2001) 폐전주 재생골재의 기초물성 및 대체율에 따른 고강도영역 재생골재 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구. 한국콘크리트학회 봄 학술발표회 논문집, 제13권, 1호, pp. 495-500 

  9. 이명규, 윤건호(1999) 재생골재 치환률에 따른 콘크리트의 역학적 특성. 한국콘크리트학회 가을 학술발표회 논문집, 제11권, 2호, pp. 119-122 

  10. 이명규, 정상화, 윤건호(2003) 재생콘크리트의 내구성에 관한 실험연구. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제23권, 1A호, pp. 85-93 

  11. 이세현, 서치호(2001) 고강도 영역의 재생골재 콘크리트의 물리적 특성. 한국콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제13권, 6호, pp. 575-583 

  12. 이희철(2004) 프리캐스트 구조체를 위한 플라이애쉬 혼입 재생골재콘크리트의 성능평가. 석사학위논문, 한양대학교, pp. 34-54 

  13. 정지용, 강철, 최선미, 곽은구, 김진만(2004a) 재생골재의 품질에 따른 콘크리트의 공학적 특성. 한국콘크리트학회 가을 학술발표회논문집, 제16권, 2호, pp. 197-200 

  14. 정지용, 곽은구, 김진만(2004b) 고품질 재생골재를 사용한 콘크리트의 특성. 한국콘크리트학회 봄 학술발표회논문집, 제16권, 1호, pp. 384-387 

  15. 정용일, 양은익, 정기철, 김학모, 최중철(2002) 재생잔골재 대체가 콘크리트 성능에 미치는 영향. 한국콘크리트학회 가을 학술발표회논문집, 제 14권, 2호, pp. 233-238 

  16. 조동영, 배상호, 박길현(2003) 재생골재 콘크리트의 혼합률에 따른 콘크리트 압축강도. 대한토목학회 정기학술대회 논문집, pp. 2922-2926 

  17. 한국레미콘공업협회(2004) 골재수급 불안정의 해소방안. pp. 1-43 

  18. Hansen, T.C. (1992) Recycling of Demolished Concrete and Masonry. Report of Technical Committee 37-DRC, Demolition and Reuse of Concrete, RILEM, Routledge, 1992 

  19. Mukai, T. et al. (1979) Study on Reuse of Waste Concrete for Aggregate of Concrete. Proc. Energy and Resources Conservation in Concrete Technology, Japan-US Cooperative Science Programme, San Francisco, US 

  20. Rashwan, M.S. and Abourizk, S. (1997) The Properties of Recycled Concrete, Concrete International, ACI, Vol. 19, No.7, pp. 58-60 

  21. Salem, R.M., Burdette, E.G., and Jackson, N.M. (2003) Resistance to Freezing and Thawing of Recycled Aggregate Concrete. ACI Materials Journal, ACI, Vol. 100, No.3, pp. 216-221 

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