최근 천연모래의 부족으로 부순 잔골재가 널리 사용되고 있다. 우리나라에서는 부순 잔골재 중의 0.08 mm 이하 미립분을 7% 이하로 제한하고 있으며 이는 ASTM의 규정과 유사한 것이나 그 외의 다른 나라의 규정과 비교할 때 상당히 엄격한 규정이다. 또한 부순 잔골재 중에는 파쇄 시에 발생하는 0.08 mm 이하 미립분을 20% 정도 포함하게 되며 물로 씻어내는 일도 용이하지 않을 뿐 아니라 자원이용의 극대화를 위해서도 잔입자량 한도의 상향 조정 가능 여부에 대한 검토가 필요하다. 그래서 이 연구에서는 0.08 mm 이하 미립분에 대한 특성 및 콘크리트 품질에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며, 비교를 위하여 실트 및 점성토 중의 미립분을 사용한 실험을 병행하였다. 미립분에 대해 실험한 결과 메틸렌블루 값은 부순 잔골재 중의 석분에 비하여 실트 및 점성토 중의 미립분에 대한 값이 보다 크게 나타났으며 또한 메틸렌블루 값은 packing density 및 액성한계, 소성한계와 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 콘크리트 실험에서 동일한 슬럼프를 얻기 위한 고성능 감수제의 소요량은 미립분의 대체 사용량 증가에 따라 커지며, 메틸렌블루 값이 큰 미립분을 사용할 때 보다 크게 나타났다. 한편 부순 잔골재 중의 미립분을 20% 이내에서 대체 사용한 경우, 고성능감수제를 사용하여 반죽질기를 같게 한 콘크리트의 압축강도와 인장강도는 거의 변화가 없었으며 콘크리트의 건조수축량도 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 실트 및 점성토 중의 미립분을 대체 사용한 경우는 콘크리트의 강도가 현저히 저하하고 건조수축량도 크게 증가하는 것으로 나타났다.
최근 천연모래의 부족으로 부순 잔골재가 널리 사용되고 있다. 우리나라에서는 부순 잔골재 중의 0.08 mm 이하 미립분을 7% 이하로 제한하고 있으며 이는 ASTM의 규정과 유사한 것이나 그 외의 다른 나라의 규정과 비교할 때 상당히 엄격한 규정이다. 또한 부순 잔골재 중에는 파쇄 시에 발생하는 0.08 mm 이하 미립분을 20% 정도 포함하게 되며 물로 씻어내는 일도 용이하지 않을 뿐 아니라 자원이용의 극대화를 위해서도 잔입자량 한도의 상향 조정 가능 여부에 대한 검토가 필요하다. 그래서 이 연구에서는 0.08 mm 이하 미립분에 대한 특성 및 콘크리트 품질에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며, 비교를 위하여 실트 및 점성토 중의 미립분을 사용한 실험을 병행하였다. 미립분에 대해 실험한 결과 메틸렌블루 값은 부순 잔골재 중의 석분에 비하여 실트 및 점성토 중의 미립분에 대한 값이 보다 크게 나타났으며 또한 메틸렌블루 값은 packing density 및 액성한계, 소성한계와 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 콘크리트 실험에서 동일한 슬럼프를 얻기 위한 고성능 감수제의 소요량은 미립분의 대체 사용량 증가에 따라 커지며, 메틸렌블루 값이 큰 미립분을 사용할 때 보다 크게 나타났다. 한편 부순 잔골재 중의 미립분을 20% 이내에서 대체 사용한 경우, 고성능감수제를 사용하여 반죽질기를 같게 한 콘크리트의 압축강도와 인장강도는 거의 변화가 없었으며 콘크리트의 건조수축량도 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 실트 및 점성토 중의 미립분을 대체 사용한 경우는 콘크리트의 강도가 현저히 저하하고 건조수축량도 크게 증가하는 것으로 나타났다.
Recently, crushed fine aggregates are being widely used due to the shortage of natural sand. In Korea, the amount of fine particles under 0.08 mm contained in crushed fine aggregates is restricted to be less than 7%, which is similar to the regulations of ASTM but is still very strict compared to th...
Recently, crushed fine aggregates are being widely used due to the shortage of natural sand. In Korea, the amount of fine particles under 0.08 mm contained in crushed fine aggregates is restricted to be less than 7%, which is similar to the regulations of ASTM but is still very strict compared to the regulations of the other nations. In addition, the crushed aggregates already have in them about 20% of fine particles under 0.08 mm which occurs while they are crushed. The fine particles are not easy to wash out, and also to maximize the use of resources it is deemed necessary to review the possibility of enhancing the limit of the amount of fine particles. Therefore, this study conducted experiments to analyze the characteristics of fine particles under 0.08mm and their influence on the properties of concrete. Experiments using silt and cohesive soil were also done for comparison. In the experiments on fine particles, the methylene blue value was more in the soil dust contained in silt and cohesive soil than in the stone powder contained in crushed fine aggregates. Also, the methylene blue value had a close correlation with packing density and liquid & plastic limit. In the experiments done with concrete, the quantity of high range water reducing agent demanded to obtain the same slump increased as the fine particle substitution rate heightened. However, in the experiment which used stone powder testing the compressive strength and tensile strength of concrete in the same water-cement ratio, there was little change in strength with less than 20% addition of fine particles among the fine aggregates, and no meaningful difference in the amount of drying shrinkage of concrete.
Recently, crushed fine aggregates are being widely used due to the shortage of natural sand. In Korea, the amount of fine particles under 0.08 mm contained in crushed fine aggregates is restricted to be less than 7%, which is similar to the regulations of ASTM but is still very strict compared to the regulations of the other nations. In addition, the crushed aggregates already have in them about 20% of fine particles under 0.08 mm which occurs while they are crushed. The fine particles are not easy to wash out, and also to maximize the use of resources it is deemed necessary to review the possibility of enhancing the limit of the amount of fine particles. Therefore, this study conducted experiments to analyze the characteristics of fine particles under 0.08mm and their influence on the properties of concrete. Experiments using silt and cohesive soil were also done for comparison. In the experiments on fine particles, the methylene blue value was more in the soil dust contained in silt and cohesive soil than in the stone powder contained in crushed fine aggregates. Also, the methylene blue value had a close correlation with packing density and liquid & plastic limit. In the experiments done with concrete, the quantity of high range water reducing agent demanded to obtain the same slump increased as the fine particle substitution rate heightened. However, in the experiment which used stone powder testing the compressive strength and tensile strength of concrete in the same water-cement ratio, there was little change in strength with less than 20% addition of fine particles among the fine aggregates, and no meaningful difference in the amount of drying shrinkage of concrete.
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문제 정의
08 mm 이하의 미립분을 수거하고 그 특성을 분석하기 위한 실험과 함께 이들을 콘크리트에 첨가하였을 때 그 첨가량에 따른 콘크리트의 물성변화를 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 또한 골재 파쇄전의 원석에는 표토 등 토분이 혼입되는 경우가 있으므로 실트 및 점성토 중에 포함된 미립분이 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 비교 고찰하기 위한 실험을 병행하였다.
이 연구에서는 각기 다른 4개 지역의 원석 파쇄현장에서 부순 잔골재의 생산과정에서 발생된 0.08 mm 이하의 미립분을 수거하고 그 특성을 분석하기 위한 실험과 함께 이들을 콘크리트에 첨가하였을 때 그 첨가량에 따른 콘크리트의 물성변화를 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 또한 골재 파쇄전의 원석에는 표토 등 토분이 혼입되는 경우가 있으므로 실트 및 점성토 중에 포함된 미립분이 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 비교 고찰하기 위한 실험을 병행하였다.
제안 방법
콘크리트 배합은 Table 4와 같이 물-시멘트 비 40% 및 50%에서 0.08 mm 이하 미립분을 잔골재 질량에 대한 대체율 0%, 5%, 10%, 15%, 20%로 변화시켰으며 고성능 감수제의 사용량을 조정하여 슬럼프가 150±10 mm의 범위가 되도록 하였다.
대상 데이터
미립분은 경기, 충남, 충북지역에서 각각 채취한 4종의 부순 잔골재를 0.08 mm 체로 쳐서 얻은 것(MF1, MF2, MF3, MF4)과 2종의 실트 및 점성토에서 얻은 것(MF5, MF6)으로 하였다. 미립분의 Particle Size Analyzer에 의한 입도분석 결과는 Table 3에 나타낸 바와 같으며, 평균입경은 MF1, MF2, MF3, MF4의 경우 12∼15 μm이고 MF5, MF6의 경우 24∼25 μm 범위이었다.
콘크리트 실험에서 사용한 시멘트는 Table 1에 나타낸 성분의 보통 포틀랜드 시멘트이고, 골재는 Table 2의 물성을 가지는 것으로서 굵은골재는 최대치수 25 mm의 부순돌을, 그리고 잔골재는 강모래를 사용하였다.
한편 콘크리트 실험에서 혼화제는 폴리카르본산계의 고성능 감수제(HRWRA)를 사용하였다.
데이터처리
미립분의 조성광물 분석을 위해 XRD 분석과 3000배의 배율로 SEM-EDS 분석을 실시하였다.
이론/모형
0.08 mm 이하의 미립분에 대하여 KS F 2303에 따라 액성한계 및 소성한계를 측정하였다.
콘크리트의 슬럼프 실험은 KS F 2402에 준하여 실시하였다. 콘크리트 강도는 압축강도 및 인장강도 실험을 위해 각각 Φ100×200 mm 원주 공시체와 Φ150×300 mm 원주 공시체를 제작하여 1일 후 탈형하고 표준양생을 재령 7일과 28일 동안 실시한 다음 KS F 2405 및 KS F 2423에 따라 강도실험을 실시하였다.
콘크리트의 건조수축실험은 KS F 2424 “모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법”에 준하여 콘택트 게이지 방법으로 측정하였다. 건조수축에 의한 길이변화 측정용 공시체는 100×100×400 mm의 몰드를 이용하여 시편의 표면에 플러그를 설치하여 제작하고 재령 7일까지는 수중 양생을 실시한 다음, 항온항습실(온도 20℃, 습도 60%)에 정치시키고 재령에 따라 길이변화를 측정하였다.
콘크리트의 슬럼프 실험은 KS F 2402에 준하여 실시하였다. 콘크리트 강도는 압축강도 및 인장강도 실험을 위해 각각 Φ100×200 mm 원주 공시체와 Φ150×300 mm 원주 공시체를 제작하여 1일 후 탈형하고 표준양생을 재령 7일과 28일 동안 실시한 다음 KS F 2405 및 KS F 2423에 따라 강도실험을 실시하였다.
성능/효과
1) 골재의 파쇄 과정 중에 발생하는 미립분의 메틸렌블루 값은 2.0∼5.0의 범위이었으며 실트 및 점성토 중의 미립분의 메틸렌블루 값은 각각 15, 21.5로 나타났다. 또한 메틸렌블루 값이 큰 미립분일수록 packing density 값이 작아지며, 액성한계와 소성한계 값이 크게 되는 경향을 나타냈다.
2) 동일한 슬럼프 값을 얻기 위한 콘크리트의 고성능 감수제 소요량은 미립분 사용량이 많아짐에 따라서 증가하였으며, 메틸렌블루 값이 큰 실트 및 점성토의 미립분을 사용한 경우가 부순골재 중의 미립분을 사용한 경우에 비하여 보다 크게 증가하는 것으로 나타났다.
3) 고성능감수제를 사용하여 동일한 반죽질기를 갖게한 물-시멘트비 40% 및 50%의 콘크리트에 대한 강도실험 결과, 메틸렌블루 값이 낮은 부순골재 중의 미립분을 사용한 경우 그 사용비율에 따라서 콘크리트의 압축강도 및 인장강도의 변화는 10%의 범위 이내이었으나 메틸렌블루 값이 큰 실트 및 점성토 중의 미립분을 사용한 경우는 그 사용 비율의 증가에 따라서 콘크리트의 압축강도 및 인장강도가 보다 크게 감소하는 것으로 나타났다.
4) 고성능감수제를 사용하여 동일한 반죽질기를 갖게한 물-시멘트비 40% 및 50%의 콘크리트에 대한 길이변화 실험 결과, 부순골재 중의 미립분을 사용한 경우는 미립분을 사용하지 않은 plain 콘크리트와 비교하여 차이가 거의 없었으나 메틸렌블루 값이 높은 실트 및 점성토 중의 미립분을 사용한 경우는 plain 콘크리트에 비해 재령 6개월의 길이변화량이 100×10-6∼200×10-6 정도 크게 나타났다.
5) 골재 중의 0.08 mm 체 통과분이 골재의 파쇄과정에서 발생한 석분으로 흙 성분이 아닌 경우 고성능감수제에 의해 반죽질기를 조정함으로써 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 최소화할 수 있기 때문에 KS F 2527에서의 0.08 mm 체 통과량의 허용범위를 어느 정도 상향 조정할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
이 결과로부터 부순 잔골재 중의 미립분은 흙 성분의 미립분과 달리 메틸렌블루 값이 작게 나타나며, 메틸렌 블루실험은 골재 파쇄전의 원석에 혼입된 표토 등 흙 성분의 혼입 여부를 평가하는 데 유효하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
KS F 2527의 2007년 개정판에서 부순 잔골재의 0.08 mm 체 통과량을 7.0% 이하로 그대로 유지한 이유는 무엇인가?
한편 미국에서는 텍사스 대학의 Fowler 교수 등이 부순골재의 미립분 허용한도를 상향 조정할 필요가 있음을 보여주는 실험 결과를 발표하고 있고,3,4) KS F 2527의 2007년 개정판 해설에서도 ‘생산 업체로부터 제조 시 발생하는 석분의 유효 이용과 생산성의 향상을 목적으로 0.08 mm 체 통과량을 10% 정도까지 확대시켜 달라는 의견이 있었으나, 현 시점에서는 석분량을 크게 할 경우에 콘크리트에 미치는 영향이 불명확하므로, 이번 개정에서는 부순 잔골재의 0.08 mm 체 통과량을 7.
미립분이 많이 포함된 골재를 콘크리트에 사용할 경우 어떤 문제가 생기는가?
08 mm 이하의 미립분이 20% 전후로 발생하게 되는 경우가 많다.2) 미립분이 많이 포함된 골재를 콘크리트에 사용하는 경우 콘크리트의 단위수량이 증가하게 되고 건조수축이 증가하는 등 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그래서 KS F 2527(콘크리트용 부순 골재)에서는 부순 잔골재 중의 0.
콘크리트 제조에 있어 부순 잔골재의 사용이 크게 증가한 배경은 무엇인가?
콘크리트의 구성 재료로서 골재는 하천골재의 고갈로 석산의 암석을 파쇄한 골재와 바다모래의 사용이 크게 증가하였다. 이에 관해서 국토해양부의 2009년도 골재수급계획을 보면1) ‘09년도 골재 수요량은 2억 1625만m3 정도였으며, 골재채취원별로는 하천 2657만m3(11.
참고문헌 (9)
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2009 Aggregate Supply-Demand Prospect, 2008, pp. 13-15.
Ma, S. J. and Kim, D. M., "Development of the Environment all Friendly Filling Material for the Underground Cavitiesusing the Rock-dustand an Assessment on Filling and Material Characteristics," Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 21, No. 9, 2005, pp. 35-44.
Stewart, J., Novell, J., Juenger, M., and Fowler, D. W., "Characterizing Minus No. 200 Fine Aggregate for Performance in Concrete," Report No. 107-1, International Center for Aggregates Research, 2006, pp. 121-123.
Koehler, E. P. and Fowler, D. W., "Dust-of-Fracture Aggregate Microfines in Self-Consolidating Concrete," Materials Journal, Vol. 105, No. 2, 2008, pp. 165-173.
Bigas, J. P. and Gallias, J. L., "Effect of Fines Mineral Additions on Granular Packing of Cement Mixtures," Magazine of Concrete Research, Vol. 54, No. 3, 2002, pp. 155-164.
Aschenbrener, T., "Comparison of Colorado Component Hot Mix Asphalt Materials with Some European Specifications," Colorado Department of Transportation, Report No. CDOT-DTD-R-92-14, 1992, pp. 11-38.
Malhotra, V. M. and Carette, C. G., "Performance of Concrete Incorporation Limestone Dust as a Partial Replacement of Sand," ACI Journal, Vol. 82, No. 3, 1985, pp. 363-371.
Kalcheff, I., "Portland Cement Concrete with Stone Sand," Special Engineering Report, National Crushed Stone Association, Washington DC, 1977, pp. 1-20.
Ahmed, A. E. and El-Kourd, A. A., "Properties of Concrete Incorporation Natural and Crushed Stone Very Fine Sand," ACI Materials Journal, Vol. 86, No. 4, 1989, pp. 417-440.
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