선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 순환골재 콘크리트의 단점을 보완하고 성질을 개선하기 위하여 콘크리트에 강섬유를 혼입하여 압축강도, 인장강도, 내화도실험, 동결융해실험 등의 재료실험과 철근콘크리트 보의 전단 실험을 실시함으로써 일반 골재에 대한 순환골재의 적정 치환율(圖^과 강섬유 혼입에 따른 순환골재 콘크리트의 역학적 특성을 규명하고 순환골재 콘크리트의 품질을 제고함으로써 효율적인 이용에 대한 가능성을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구는 순환골재를 콘크리트용 대체 굵은골재로 사용하기 위해 순환골재 치환율(0%, 30%, 60%), 강섬유의 혼입 유무에 따라 실험체를 제작하여 순환골재 및 강섬유가 철근콘크리트에 미치는 역학적 특성을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서 인장철근이 항복할 때의 강도를 항복강도로 간주하고 압축단 콘크리트의 변형률이 파단 변형률에 도달했을 때의강도를 최대강도로 간주하였다.
- 실험은 강섬유 혼입 유무와 순환골재 치환율 0%, 30%, 60%로 원주형 공시체(0100 x200mm)와 그림 1과 같은 부재실험체를 제작하여 실험체별로 파괴 압축강도, 쪼갬 인장강도, 내화도(耐火 度), 동결융해 실험 등의 재료실험과 철근콘크리트 보의 전단 실험을 실시하여 강섬유 혼입 순환골재 콘크리트의 재료 및 역학적 특성을 평가하고자 하였으며 표 1과 같이 실험을 계획하였다.
- 실험체에 사용된 콘크리트는 설계기준강도 24 MPa, 콘크리의배합순서는 잔골재, 시멘트, 혼화재, 굵은골재와 같은 순서로 투입하였으며, 비빔을 한 후 KS F 2402(포틀랜드 시멘트 콘크리트의 슬럼프 시험 방법)의 규격에 의하여 슬럼프를 확인한 후 부어넣기 하였다. 콘크리트 배합표는 표 4와 같다.
- 재료실험용 공시체는 변수 및 재령별로 6개씩 제작하여 실험을 실시하였으며. 강섬유 혼입 유무에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 실험 결과는 표 5 및 그림 2와 같다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 강섬유는 K사 제품을 사용하였으며 강섬유의 물리적 특성은 표 3과 같다.
- 본 연구에 사용된 잔골재와 굵은골재, 순환골재는 KS F 2502 (골재의 체가름 실험 방법)와 KS F 2573(콘크리트용 순환골재) 의 규격에 적합한 골재를 사용하였으며 골재의 물리적 성질은 표 2와 같다.
이론/모형
- 동결융해 실험은 KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항시험 방법, 2003.11)의 방법 B에 준한 공기 중 급속 동결 및 수중 급속융해법 으로 실시하였다.
- 본 연구에서는 구조물이 견딜 수 있는 최대하중을 더 이상 지지할 수 없을 때 파괴된다고 하는 파괴의 개념에 따라 ACI Committee 363의 연성계수 정의하는 다음 식을 적용한다.
- 이때 2시간 사이에 4℃에서로 하강시키고 T8℃에서 4℃로 상승시키는 것을 1사이클로 하여 매 50 사이클 간격으로 300사이클까지 KS F 2437(공명 진동에 의한 콘크리트의 동탄성계수 및 동 푸아송비의 시험방법, 2003.11)에 따라 공명 진동식동탄성계수 측정기를 이용하여 시편의 동탄성계수를 측정하였다.
성능/효과
- 1) 재령별 압축강도 실험결과, 순환골재의 치환율이 증가할수록 재령별로 강섬유 무혼입 실험체는 3.1-18.3%, 강섬유 혼입한 실험체는 1.7~20.1% 정도 저하되는 경향을 보였다. 강섬유 혼입 유 ' 무에 따라 비교할 경우, 강섬유 혼입한 실험체가 무혼입 실험체 보다 2.
- 2) 재령별 쪼갬 인장강도 실험결과, 순활골재의 치환율이 증가할수록 재령별로 강섬유 무혼입 실험체는 1.6~ 19.5%, 강섬유 혼입 실험체는 0.4~22.1% 정도 낮은 경향을 보였다. 강섬유 혼입 유 ' 무에 따라 비교할 경우, 강섬유 혼입 실험체가 무혼입 실험체 보다 3.
- 3) 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과, 무혼입 및 혼입실험체에서 순환골재의 치환율이 증가할수록 압축강도는 보통 콘크리트에 비해 다소 저하하는 것으로 나타났다.
- 4) 콘크리트의 동결융해 실험결과, 순환골재 치환율이 증가할수록 내동해성이 저하된다는 기존의 연구결과와는 달리 순환 골재를 치환하지 않은 실험체보다 순환골재를 치환한 실험체의 상대동탄성계수가 0.1 ~1.4% 정도 높게 나타났다. 동일 순환골재 치환율에 따른 섬유 혼입 유무에 따라 상대동 탄성계수를 비교했을 경우, 강섬유 혼입 실험체는 0.
- 6) 각종 재료실험과 부재실험결과를 통해 역학적 특성을 종합한바, 순환골재 콘크리트에 강섬유를 혼입함으로써 순환 골재를 일반 쇄석에 대하여 순환골재 치환율 30% 정도 까지 치환하여 사용하여도 일반 쇄석을 사용한 콘크리트와 거의 유사한 압축강도, 인장강도, 내동해성, 전단강도, 연성 등의 역학적 특성을 갖는 것으로 나타나 실제 구조물에 대한 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- WC0-N 실험체와 강섬유 혼입 순환골재 실험체의 연성계수에의해서 비교했을 경우, WC0-N 실험체에 비해 WC0-S 실험체는 19% 정도 연성이 높게, WC30-S 실험체는 5%, WC60-S 실험체는 33% 정도 연성계수가 낮게 평가되었다.
- 강섬유 혼입한 실험체는 무혼입 실험체보다 온도별로 다소 낮은 압축강도 손실률을 보여 강섬유를 혼입함으로써 내화성이 약간 증대되는 경향을 나타내었다.
- 강섬유를 무혼입한 순환골재 콘크리트의 압축강도 실험결과를 재령별로 비교하였을 경우, 기준실험체(WC0-N)의 재령별 압축강도에 비해 WC30-N 실험체는 94~97% 정도로서 기준실험체와 유사한 강도 발현을 보였으나 WC60-N 실험체는 86~94% 정도로 기준실험체보다 다소 낮은 압축강도를 보였다.
- 강섬유를 무혼입한 순환골재 콘크리트의 인장강도 실험결과를 재령별로 비교하였을 경우, 기준실험체의 재령별 압축강도에 비해 WC30-N 실험체는 95-100% 정도로 기준실험체와 유사한 강도 발현을 보였으나 WC60-N 실험체는 81-87% 정도로 기준실험체보다 낮은 인장강도를 보였다.
- 강섬유를 혼입하면 인장강도는 약간 증가하지만 순환골재의 치환율이 증가할수록 인장강도가 저하되는 경향을 보였다. 이는 압축강도 저하원인과 동일한 요인에 의한 것으로 사료된다.
- 강섬유를 혼입한 순환골재 실험체의 연성계수는 WC0-S 실험체가 3.15, WC30-S 실험체가 2.51, WC60-S 실험체가 1.76으로 WC0-N 실험체에 비해 WC30-S 실험체는 21% 정도, WC60-S 실험체는 44% 정도 연성계수가 낮게 평가되었다.
- 강섬유를 혼입한 순환골재 철근콘크리트 실험체의 전단실험 결과, 순환골재의 치환량이 증가할수록 극한전단강도는 7.6-20.9% 정도 감소하는 경향을 보였다
- 강섬유를 혼입한 순환골재 콘크리트의 압축강도 실험결과를 재령별로 비교하였을 경우, WC0-S의 재령별 압축강도에 비해 WC30-S 실험체는 93~97% 정도, WC60-S 실험체는 80.1-89.9% 정도 압축강도 발현을 보였다.
- 강섬유를 혼입한 순환골재 콘크리트의 인장강도 실험결과를 재령별로 비교하였을 경우, WC0-S의 재령별 압축강도에 비해 WC30-S 실험체는 90~96% 정도, WC60-S 실험체는 78-86% 정도 압축강도 발현을 보였다.
- 강섬유의 무혼입 순환골재 부재실험체의 전단 실험결과, WC0-N 실험체가 WC30-N 실험체에 비해서 8.2% 정도, WC60-N 실험체에 비해서 32.0% 정도 전단강도가 높은 경향을보였다
- 강섬유의 혼입 유무에 따라 순환골재 실험체의 전단 실험 결과를 비교했을 경우, WC0-S 실험체가 WC0-N 실험체 보다 1.6% 정도, WC30-S 실험체가 WC30-N 실험체보다 2.3% 정도, WC60-S 실험체가 WC60-N 실험체보다 15.4% 정도 극한 전단 강도가 증가하였다.
- 강섬유의 혼입 유무에 따라 순환골재 콘크리트의 인장강도를비교한 결과, WC0-S 실험체가 WC0-N 실험체 보다 9-12% 정도, WC30-S 실험체가 WC30-N 실험체 보다 4-8% 정도, WC60-S 실험체가 WC60~N 실험체 보다 6-14% 정도 높게 나타났다.
- 강섬유의 혼입 유무에 따른 순환골재 동일 치환량에 따라 연성계수를 비교했을 경우, WC0-S 실험체는 WC0-N 실험체 보다 19% 정도, WC30-S 실험체는 WC30-N 실험체 보다 29% 정도, WC60-S 실험체는 WC60-N 실험체보다 5% 정도 연성이 높게 평가되었다.
- 기준실험체와 강섬유 혼입 순환골재 치환율별로 압축강도를 비교했을 경우, WC0—S 실험체는 7~11% 정도, W30-S 실험체는 2~5% 정도 기준실험체보다 높은 압축강도 발현을 보였다. WC60-S 실험체는 4-11% 정도 기준실험체보다 낮은 압축강도 발현을 나타냈다.
- 내화도 실험 후 압축강도 손실률은 내화온도 200℃에서는 11% 정도, 400℃에서는 17% 정도, 600℃에서는 30% 정도, 800℃에서는 60% 정도의 일정한 압축강도 손실률을 보였으며 특히 800℃ 가열 후 압축강도 손실률은 600℃ 가열 후 압축강도 손실률보다 100% 정도 증가를 보였다.
- 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과, 순환골재 치환율이 증가할수록 내화도 실험 후 압축강도 손실률은 약간 증가하는 경향을 보였다
- 또한 순환골재 치환율에 따라 비교했을 경우, 순환골재 치환하지 않은 실험체보다 순환골재를 치환한 실험체의 상대동탄성계수가 0.1 ~1.4% 정도 높게 나타났다.
- 4% 정도 전단강도가 증가하였다. 또한, 순환골재 치환율이 증가할수록 연성계수는 저하되었으며, 강섬유를 혼입한 WC»-S 실험체는 2.3% 정도, WC30-S 실험체는 14.5% 정도, WC60-S 실험체는 25.3% 정도 연성계수가 향상 되는 것으로 나타났다.
- 강섬유 혼입 유 . 무에 상관없이 순환골재의 치환율이 증가할수록 항복강도 및 전단강도는 감소하였다 강섬유를 혼입함으로써 WC0-S 1.6% 정도, WC30-S 실험체는 2.3% 정도, WC60-S 실험체는 15.4% 정도 전단강도가 증가하였다. 또한, 순환골재 치환율이 증가할수록 연성계수는 저하되었으며, 강섬유를 혼입한 WC»-S 실험체는 2.
- 순환골재 0%, 30% 실험체는 재령 28일에서 설계기준강도 24MPa이상의 강도발현을 보였으며 WC60-N 실험체는 10% 정도 WC60-S 실험체는 3% 정도 설계기준강도 보다 낮게 나타났다.
- 순환골재 60% 실험체가 재령 28일에 설계기준강도 이하의 강도를 발현 및 순환골재 치환율이 증가할수록 압축강도 저하현상은 순환골재의 표면에 붙어있는 미립분과 순환골재 내부의 공극특성 등에 의한 흡수율 증가, 순환골재 강도 등으로 인해 순환골재 혼입량이 증가할수록 압축강도는 저하하는 것으로 사료된다.
- 실험체별 연성을 종합하면 순환골재의 치환율이 증가할수록 연성이 저하되었으며, 순환골재 콘크리트에 강섬유를 혼입함으로써 연성이 증가하여 순환골재를 치환에 의한 취성파괴 현상을 연성파괴로 유도효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
- 실험체의 압축강도와 인장강도의 비는 보통 콘크리트와 마찬가지로 순환골재와 강섬유 혼입 순환골재 콘크리트도 콘크리트의압축강도의 약 1/10 범위 내에 있어, 보통 콘크리트와 동등한 수준의 인장강도 발현을 확인할 수 있었다.
- 0% 정도 높게 나타났다. 압축강도 결과와 인장강도 결과를 토대로 순환골재 콘크리트에 강섬유를 혼입하면 압축강도 및 인장강도 증대 효과가있는 것으로 사료된다.
후속연구
- 따라서 건설현장에서 순환골재 콘크리트의 적극적인 사용을 유도하기 위한 순환골재 콘크리트의 성질개선 및 구조성능에 대한다양한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 추후 강섬유 혼입 순환골재 콘크리트의 내화성 및 폭렬에 대한연구가 필요할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.