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문제 정의
- 본 연구는 기존의 미분 활용방안 연구와는 달리 순환골재로 배합된 콘크리트의 시멘트에 미분을 적절한 비율별로 치환하여 콘크리트의 기본적인 실험을 수행함으로써 폐콘크리트 순환자원의 효과적인 활용에 대한 기초적인 자료를 제시하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 1) ∅10cm×20cm 공시체를 제작하여 압축강도(KS F 2405), 쪼갬인장강도(KS F 2423)를, 15cm×15cm×55cm의 공시체를 제작하여 휨강도(KS F2408)시험을 수행하여 강도측정을 실시하였다.
- 공시체 제작 및 양생은 성형 후 20±3℃의 습윤상태에서 재령 28일까지 양생 후 강도시험을 행하였다.
- 배합설계는 D레미콘의 24MPa 강도의 것을 사용하여 시멘트비를 2%, 4%, 6%, 8%, 10% 미분으로 치환하여 실험에 도입하였다.
- 접착력이 손실된 미분을 치환하게 되면 강도가 상당히 감소될 것을 감안하여 혼화제를 고강도 콘크리트용에 사용되는 폴리카본산계 고성능 AE감수제를 사용함으로써 강도완화를 기대5)하였으며 배합표는 Table 3과 같다.
대상 데이터
- 2) RC보 시험체는 주철근 D13 철근을 사용하였고, 스터럽은 D10 철근으로 11cm 간격으로 제작하였다. RC보 시편은 타설 28일 후 콘크리트의 휨 강도 시험방법(KS F2408) 규정에 따라 “3등분점 재하법”에 의하여 수행하였으며, 변형율 측정을 위하여 부재정면에 3지점과 부재윗면 1지점에 스트레인게이지를 부착하고 Statics Data Logger에 연결하여 변형율을 각각 측정하였다.
- 본 실험에 사용한 공시체는 재령 28일간 20±3℃로 수중양생 하였다.
- 혼화제는 K사의 폴리카본산계 고성능 AE감수제를 사용하였으며, 물성은 외관 암갈색, 비중은 1.080±0.03(20℃), 고형분은 22%±5%, pH는 7.0±2이다.
이론/모형
- RC보 시편은 타설 28일 후 콘크리트의 휨 강도 시험방법(KS F2408) 규정에 따라 “3등분점 재하법”에 의하여 수행하였으며, 변형율 측정을 위하여 부재정면에 3지점과 부재윗면 1지점에 스트레인게이지를 부착하고 Statics Data Logger에 연결하여 변형율을 각각 측정하였다.
- 배합은 강제식 믹서기를 이용하였으며, 공시체 제작은 KS F 2425 규정에 따라 제작하였다. 공시체 제작 및 양생은 성형 후 20±3℃의 습윤상태에서 재령 28일까지 양생 후 강도시험을 행하였다.
성능/효과
- 1) RC보의 휨강도 실험에서는 Normal(미분 치환율 0%)에서 최대하중 40.5ton에서 파괴가 되었으며, 변형율이 다른 미분을 치환한 RC보에 비해 크게 나타나 같은 하중조건시 변형 지속기간이 길다는 의미로 연성이 크다는 것을 의미한다.
- 1) 본 배합에 미분의 최대치환율인 10%까지 시멘트와 치환하여도 콘크리트의 강도 측면은 만족한다.
- 2) 각 비율별 압축강도의 감소를 고려하여 볼 때 순환골재로 배합한 콘크리트에 적절한 혼화제(AE감수제)를 사용한다면 미분을 15% 이하 치환하는 경우 콘크리트용 혼화재로써 사용이 가능할 것으로 사료된다.
- 2) 시멘트에 대한 미분의 치환이 2%씩 증가할때마다 각각의 RC보의 UC지점은 대략 10～20%의 변형율 감소를 나타내고 있다.
- 3) 일반적으로 RC보의 강도는 철근의 영향력이 크지만 접착력이 손실된 미분은 시멘트의 역할을 대신하지 못하므로 RC보의 인장력 손실 초래 및 연성감소를 발생시켜 강도 및 균열에 영향을 준다.
- 3) 좌우 대칭에 위치한 SL, SR지점은 각각의 RC 부재에 비슷한 변형율을 나타내고 있다. 이는 최대하중 발생시 부재의 SL, SR지점까지는 변형이 도달하지 않음을 의미한다.
- 4) 미분을 치환한 각각의 RC보의 변형율 그래프의 SC지점은 20～40%의 변형율을 나타내고 있다.
- 미분 치환율에 따른 콘크리트의 압축강도 실험 결과는 Table 4에 나타내었다. 미분의 치환율이 증가할수록 압축강도는 미분을 사용하지 않은 콘크리트의 압축강도에 약 2～3MPa 정도씩 일정하게 감소하였다. 이러한 강도저하는 접착력 손실된 미분이 시멘트와 반응하지 않으며, 혼화재로써의 기능이 없기 때문이라 판단된다.
- 본 연구의 기초물성실험은 24MPa 강도의 일반 콘크리트에 비해 높은 강도를 나타났으며 실험의 최대 미분 치환율인 10% 또한 적정한 강도를 나타남을 알 수 있다.
- 5에 나타내었다. 쪼갬인장강도 실험결과 및 휨강도 실험결과 또한 압축강도 실험결과와 마찬가지로 치환율이 증가할수록 강도는 비율별 일정한 감소추세를 보이고 있다.
- 이러한 강도저하는 접착력 손실된 미분이 시멘트와 반응하지 않으며, 혼화재로써의 기능이 없기 때문이라 판단된다. 하지만 폴리카본산계 AE감수제의 사용으로 모든 변수들의 압축강도 결과는 기존의 일반콘크리트의 압축강도인 24MPa 이상으로 나타났다.
후속연구
- 4) 폐콘크리트 순환자원을 좀 더 효과적으로 이용하기 위해서는 미분의 접착력을 극대화시킬 수 있는 방법이 고안되어야 한다.
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