The pavement is generally used on the highways, local loads, roads for bicycle riding and neighborhood living facility such as parking lot, plaza, park and sports facilities. However, the pavement material that is usually used on the most of roads is impermeable asphalt-concrete and cement-concrete....
The pavement is generally used on the highways, local loads, roads for bicycle riding and neighborhood living facility such as parking lot, plaza, park and sports facilities. However, the pavement material that is usually used on the most of roads is impermeable asphalt-concrete and cement-concrete. If the pavement material is impermeable, many problems can be happened on the drainage facilities in the rainy season. Additionally, a lot of rainwater on the pavement surface cannot permeate to the underground and flows to the sewage ditch, stream and river, etc. If a lot of rainwater flows at once, the floods can be out along the streams and rivers. So, underground water can be exhausted. Micro organisms cannot live in the underground. Recently, many studies has been conducted to exploit the permeable concrete that has high performance permeability. However, it is required to develop the permeable concrete which has high strength and durability. In this study, permeable and strength tests were performed to investigate the permeable characteristics of porous concrete according to fine aggregate content and substitution ratio of blast furnace slag. In this test, crushed stones with 10~20 mm and sand with 5~10 mm were used as a coarse aggregate and a fine aggregate respectively. The substitution ratio of blast furnace slag to cement weight is 0 %, 15 %, and 30 %. The ratio of fine aggregate to total aggregate is 0 %, 18 %, and 35 %. As a result, permeability coefficient was decreased according to fine aggregate ratio of total aggregate. Compressive strength was also decreased according to substitution ratio of blast furnace slag.
The pavement is generally used on the highways, local loads, roads for bicycle riding and neighborhood living facility such as parking lot, plaza, park and sports facilities. However, the pavement material that is usually used on the most of roads is impermeable asphalt-concrete and cement-concrete. If the pavement material is impermeable, many problems can be happened on the drainage facilities in the rainy season. Additionally, a lot of rainwater on the pavement surface cannot permeate to the underground and flows to the sewage ditch, stream and river, etc. If a lot of rainwater flows at once, the floods can be out along the streams and rivers. So, underground water can be exhausted. Micro organisms cannot live in the underground. Recently, many studies has been conducted to exploit the permeable concrete that has high performance permeability. However, it is required to develop the permeable concrete which has high strength and durability. In this study, permeable and strength tests were performed to investigate the permeable characteristics of porous concrete according to fine aggregate content and substitution ratio of blast furnace slag. In this test, crushed stones with 10~20 mm and sand with 5~10 mm were used as a coarse aggregate and a fine aggregate respectively. The substitution ratio of blast furnace slag to cement weight is 0 %, 15 %, and 30 %. The ratio of fine aggregate to total aggregate is 0 %, 18 %, and 35 %. As a result, permeability coefficient was decreased according to fine aggregate ratio of total aggregate. Compressive strength was also decreased according to substitution ratio of blast furnace slag.
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문제 정의
, 2010). 본 연구에서는 이러한 검토의 한 단계로서 높은 강도의 투수성 콘크리트를 제조하기 위한 방안으로 폴리카르본산계 고성능 AE감수제 사용과 아울러 고로 슬래그와 골재의 입도가 투수성 콘크리트의 압축강도 및 투수성에 미치는 영향을 실험에 의해 검토하였다.
본 연구에서는 투수성 콘크리트에 대해 고로슬래그 미분말 양 및 골재비에 따른 압축강도 및 투수계수를 측정하였는데, 이러한 결과로부터 얻어진 결론을 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
본 연구에서는 단위수량을 105 kg/m3으로 하고, 고성능 AE 감수제를 시멘트 중량비로 0.7 %를 첨가하여 공시체를 제작하였다. Fig.
본 연구에서는 물-시멘트비 (W/C)를 30 %로 하고, 단위시멘트량 350 kg/m3을 기준으로 고로슬래그미분말을 시멘트 중량의0 %, 15 %, 30 %, 골재비 (5～10 mm 골재 / 10～20 mm 골재)를 0 %, 17.5 %, 35 %로 하는 실험변수를 선택하였으며, Table 3은 이에 대한 실험변수 표이다.
Table 3와 같은 변수에 따른 Table 4의 배합에 대해 φ100×200 mm 크기의 압축강도용 공시체와 85×105 mm 크기의 투수시험용 공시체를 각각 3개식 제작하였으며, 공시체 제작으로부터 24시간이 지난 후 탈형하여 20±3 ℃에서 수중 양생하였다. 특히 다짐은 실험의 일관성을 확보하기 위하여 철제평판 진동기를 이용하였다.
특히 투수계수를 측정하기 위하여 투수시험용 공시체의 상, 하부를 연마기로 평평하게 다듬은 다음 투수원통 측면으로부터 물이 새는 것을 완전히 방지하기 위하여 측면을 여러 겹의 비닐로 마감처리한 후 실내에 1일 동안 보관한 후 재령 28일에 KS F 2322의 흙의 투수 시험 방법에 준하여 투수계수를 측정하였다. 이때 수위차 3.
대상 데이터
골재는 밀도 2.70 g/cm3 , 흡수율 0.99 %인 부순 골재로 최소 치수 5 mm 및 최대치수 20 mm의 골재를 사용하였다. 즉 이 골재들을 체로 쳐서 5 mm 이하는 버리고 5 mm∼10 mm, 10 mm ∼20 mm의 2종류의 골재로 시험하였다.
시멘트는 국내 S사에서 제조한 밀도 3.15 g/cm3의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.
제철소의 부산물로 생성되는 고로 슬래그 (밀도 2.72 g/cm3 )를 시멘트와 대체사용하기 위하여 투수성 콘크리트 배합에 사용되었으며, 고로 슬래그의 화학 성분 및 물리적 성질은 Table 2와 같다.
즉 이 골재들을 체로 쳐서 5 mm 이하는 버리고 5 mm∼10 mm, 10 mm ∼20 mm의 2종류의 골재로 시험하였다.
혼화제로는 밀도 1.05 g/cm3인 암갈색 액체로서 폴리카르본산계의 고성능 AE감수제로 보통 포틀랜드 시멘트의 중량비로 0.7 %를 사용하였으며, 주성분 및 물리적 성질은 Table 1과 같다.
이론/모형
투수 콘크리트의 압축강도는 φ100×200 mm 시험체를 이용하여 재령 28일에 KS F 2405의 압축강도 시험방법에 준하여 측정하였다.
성능/효과
1. 골재비가 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 일반적인 경향을 보였으며, 고로슬래그 미분말 시멘트 치환율이 증가함에 따라 압축강도가 감소하는 경향을 보였는데, 이는 고로슬래그 미분말이 강기강도 증진효과는 크지만 초기강도 증진효과는 크지 않기 때문으로 사료된다. 따라서 투수콘크리트의 장기내구성능을 파악하기 위한 장기실험도 추후 필요할 것으로 생각된다.
2. 골재비가 증가하고, 고로슬래그 미분말 시멘트 치환율이 증가함에 따라 투수계수가 약간 감소하는 경향을 보여, 투수성 콘크리트 시공시 강도증진을 위해 적정의 잔골재와 고로슬래그 미분을 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
3. 본 실험의 모든 조건의 배합에서 투수성 콘크리트의 목표 투수계수 0.1 cm/sec의 8～9배 결과를 보여 본 실험의 배합이 투수성 콘크리트 시공시 좋은 자료가 될 수 있음을 알 수 있었다.
4는 고로슬래그미분말 치환율에 따른 투수계수를 나타내는 그림으로서 그림에서 보듯이 고로슬래그미분말 치환율이 증가함에 따라 투수계수는 약간 감소하는 경향을 보였다. 따라서 투수 콘크리트에서 강도증진을 위해 첨가하는 고로슬래그 미분말 양 및 골재비가 높은 경우 투수계수를 약간 감소시키는 결과를 보였으나 그 크기는 그리 크지 않기 때문에 강도증진을 위해 적정량의 고로슬래그미분말 및 잔골재를 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다. 한편 건설교통부의 도로포장설계시공지침 (Ministry of Construction and Transportation, 1996)의 투수성 아스팔트 포장 및 혼합물의 배합설계 기준에서의 투수계수는 기준치로 0.
투수성 포장체는 우수를 지중으로 침투시켜 지하수 고갈문제를 방지하고 흙속에 미생물이 잘 서식할 수 있는 환경을 만드는 등 환경적 측면에서 여러 가지의 장점이 있는 것으로 평가되고 있다. 또한 강우 시 배수관에 의존해 우수를 배출하는 불투수성 포장체와는 달리 노반으로 우수를 배출 할 수 있는 투수성 포장체는 배수관 과부하발생을 줄이며 하천의 범람과 저지대 침수 가능성을 줄일 수 있다. 그러나 이러한 투수성 포장이라도 노반의 배수가 양호하지 않은 경우 겨울철 동해에 의해 노면이 융기하는 현상이 나타나며, 또 강도가 높지 않아 교통량이 많은 차도에의 사용이 어려워 이를 보완한 방법으로써 투수성 포장공법에 대한 연구가 진행되고 있다 (Gyutae Jo et al.
1 cm/sec 정도로 하는 경우가 많다. 본 실험에서는 모든 조건의 배합에서 투수성 콘크리트의 목표 투수계수 0.1 cm/sec의 8～9배 결과를 보였다.
후속연구
골재비가 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 일반적인 경향을 보였으며, 고로슬래그 미분말 시멘트 치환율이 증가함에 따라 압축강도가 감소하는 경향을 보였는데, 이는 고로슬래그 미분말이 강기강도 증진효과는 크지만 초기강도 증진효과는 크지 않기 때문으로 사료된다. 따라서 투수콘크리트의 장기내구성능을 파악하기 위한 장기실험도 추후 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
불투수성 포장체는 어떤 특징을 가지고 있는가?
불투수성 포장체는 우수를 배수관을 통해 하천으로 유입시키기 때문에 강우 시 우수유입과다에 따른 하천의 범람, 저지대 침수 그리고 구도심지역 배수관의 과부하에 따른 피해발생의 가능성을 가지고 있다. 또한 환경적 측면으로는 불투수성 포장체에 의해 물이 땅속으로 스며들지 못하고 하천으로 유입됨으로써 지하수의 고갈, 미생물의 서식을 저해하는 자연생태계 차원의 많은 문제점이 제기되고 있다.
불투수성 포장체는 환경적 측면에서 어떤 문제점이 제기되는가?
불투수성 포장체는 우수를 배수관을 통해 하천으로 유입시키기 때문에 강우 시 우수유입과다에 따른 하천의 범람, 저지대 침수 그리고 구도심지역 배수관의 과부하에 따른 피해발생의 가능성을 가지고 있다. 또한 환경적 측면으로는 불투수성 포장체에 의해 물이 땅속으로 스며들지 못하고 하천으로 유입됨으로써 지하수의 고갈, 미생물의 서식을 저해하는 자연생태계 차원의 많은 문제점이 제기되고 있다. 이러한 문제점을 개선하고자 선진국에서는 1980년대부터 투수성 아스팔트가 개발된 이래 투수성 포장 공법에 관한 투수성 시멘트 콘크리트의 연구가 활발하게 진행되고 있으며 (Jaejin Choi et al.
투수성 포장 공법의 포장체는 어떤 장점을 가지고 있는가?
, 2002), 투수성 포장은 보도를 중심으로 한 생활관련 도로, 광장 및 주차장등의 포장에 사용되고 있다. 투수성 포장체는 우수를 지중으로 침투시켜 지하수 고갈문제를 방지하고 흙속에 미생물이 잘 서식할 수 있는 환경을 만드는 등 환경적 측면에서 여러 가지의 장점이 있는 것으로 평가되고 있다. 또한 강우 시 배수관에 의존해 우수를 배출하는 불투수성 포장체와는 달리 노반으로 우수를 배출 할 수 있는 투수성 포장체는 배수관 과부하발생을 줄이며 하천의 범람과 저지대 침수 가능성을 줄일 수 있다.
참고문헌 (9)
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Choi, K., B. Lho, M. Joo, and B. Lee, 2008. An experimental study on performance in elevation of porous polymer concrete. Korea Concrete Institute Spring Seminar 20(1): 953-956 (in Korean).
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Lee, J., and C. Park, 2010. Effect of blast furnace slag, hwangtoh and reinforcing fibers on th physical and mechanical properties of porous concrete using blast furnace slag coarse aggregate. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 52(5): 53-60 (in Korean).
Ministry of Construction and Transportation, 1996. Guide for road pavement design and construction (in Korean).
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