본 연구는 제주도 현무암 골재에 대해 콘크리트용 굵은 골재로서의 품질기준의 적합성을 평가하였다. 골재의 품질 평가는 KS 기준에서 요구하는 골재안정성, 골재마모저항성, 골재파쇄성 실험을 하였다. 더불어, 현무암 골재의 성분 분석을 위해 XRD, XRF, Porosity를 분석하였으며, 현무암의 강도는 콘크리트용 굵은 골재로서 다른 지역에서 주로 사용되는 화강암, 안산암 그리고 사암의 압축 및 인장강도 결과 값과 비교 평가하였다. 전반적으로, 골재의 기계적 특성 평가 결과, 일부 지역의 현무암 골재는 KS 기준을 만족하지 못하였다. 그러나 제주지역의 현무암의 압축강도와 인장강도는 타 지역의 암석보다 높았다.
본 연구는 제주도 현무암 골재에 대해 콘크리트용 굵은 골재로서의 품질기준의 적합성을 평가하였다. 골재의 품질 평가는 KS 기준에서 요구하는 골재안정성, 골재마모저항성, 골재파쇄성 실험을 하였다. 더불어, 현무암 골재의 성분 분석을 위해 XRD, XRF, Porosity를 분석하였으며, 현무암의 강도는 콘크리트용 굵은 골재로서 다른 지역에서 주로 사용되는 화강암, 안산암 그리고 사암의 압축 및 인장강도 결과 값과 비교 평가하였다. 전반적으로, 골재의 기계적 특성 평가 결과, 일부 지역의 현무암 골재는 KS 기준을 만족하지 못하였다. 그러나 제주지역의 현무암의 압축강도와 인장강도는 타 지역의 암석보다 높았다.
This study was carried out to assess the suitability in terms of the standards of material quality of basalt aggregates from JEJU Island as a source for concrete aggregate. Quality assessments on the basalt aggregates were performed to assess the soundness of coarse aggregates using sodium sulfate s...
This study was carried out to assess the suitability in terms of the standards of material quality of basalt aggregates from JEJU Island as a source for concrete aggregate. Quality assessments on the basalt aggregates were performed to assess the soundness of coarse aggregates using sodium sulfate solution, aggregate crushing test, and Los Angeles abrasion test. In addition, XRD, XRF, porosity, and compressive and tensile strength tests were performed to analyze the chemical components and the mechanical properties. In general, the mechanical properties of basalt aggregates from some areas did not meet the Korea Standards (KS), but the levels of compressive and tensile strength were higher than those of granite, andesite, and sandstone of other regions.
This study was carried out to assess the suitability in terms of the standards of material quality of basalt aggregates from JEJU Island as a source for concrete aggregate. Quality assessments on the basalt aggregates were performed to assess the soundness of coarse aggregates using sodium sulfate solution, aggregate crushing test, and Los Angeles abrasion test. In addition, XRD, XRF, porosity, and compressive and tensile strength tests were performed to analyze the chemical components and the mechanical properties. In general, the mechanical properties of basalt aggregates from some areas did not meet the Korea Standards (KS), but the levels of compressive and tensile strength were higher than those of granite, andesite, and sandstone of other regions.
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문제 정의
현무암 골재는 타 지역에서 사용되는 콘크리트용 골재에 비해 비교적 빨리 콘크리트의 열화현상[13]에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구는 제주산 현무암 골재의 화학성분 및 기계적 특성을 평가하여 콘크리트의 열화현상을 평가할 수 있는 현무암 골재의 기초적인 자료를 제공한다.
제안 방법
두 지역 현무암 골재의 물리적 특성을 고찰하기 위해 Table 1과 같이 콘크리트용 골재로서 요구되는 제반 품질에 대해 평가하였다. 또한 콘크리트가 열을 받을 경우 콘크리트 성능에 지대한 영향을 미치는 골재의 물리적 특성 변화에 대해 온도 변화에 따른 골재의 품질을 평가하였다.
두 지역의 골재로부터 각각 3개씩의 샘플을 채취하고, 이를 분말화하여 XRF, X선 회절분석 및 수은압입공극률측정법에 의해 Porosity를 측정하였다. 각각의 결과값은 3번의 측정값의 평균값이다.
두 지역 현무암 골재의 물리적 특성을 고찰하기 위해 Table 1과 같이 콘크리트용 골재로서 요구되는 제반 품질에 대해 평가하였다. 또한 콘크리트가 열을 받을 경우 콘크리트 성능에 지대한 영향을 미치는 골재의 물리적 특성 변화에 대해 온도 변화에 따른 골재의 품질을 평가하였다.
본 연구는 제주 지역에서 사용되는 콘크리트용 골재로서 현무암의 쇄석 굵은골재에 대한 성능을 검토하고자 현무암 골재의 물리적 및 화학적 특성에 관해 실험하였으며, 고찰 결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
대상 데이터
제주지역의 콘크리트 골재용 석산은 동북부와 서남부 지역에 한정되어 있으며[13], 그 중에서 가장 많이 생산 및 사용되고 있는 안덕면과 표선면 2 지역의 골재를 사용하였다.
시료는 안덕면과 표선면 2지역의 골재로서, KS F 2541에 따라 10 mm 망체를 통과하고, 6 mm 망체에 남은 골재를 사용하였다. 또한 골재 시료를 상온, 200 ℃, 400 ℃, 800 ℃에서 4시간동안 가열한 후 시료를 상온에서 1일 동안 충분히 식힌 후 파쇄성 시험 전에 물에 침지시킨 후 골재 표면의 수분을 제거하여 시료를 표면건조포화상태로 만든 후 실험 하였다.
시료는 안덕면과 표선면에서 생산되는 골재를 사용하였다. 골재를 입도별(5~10 mm, 10~15 mm, 15~20 mm 그리고 20~25 mm)로 분류하여 상온, 200 ℃, 400 ℃, 800 ℃에서 4시간동안 가열한 후 시료를 상온에서 1일 동안 충분히 식히고 온도에 따른 굵은 골재의 LA 마모시험 (KS F 2508)을 행하였다.
데이터처리
골재의 품질 평가는 KS 기준에서 요구하는 골재안정성, 골재마모저항성, 골재파쇄성 실험을 하였다. 더불어, 현무암 골재의 성분 분석을 위해 XRD, XRF, Porosity를 분석하였으며, 현무암의 강도는 콘크리트용 굵은 골재로서 다른 지역에서 주로 사용되는 화강암, 안산암 그리고 사암의 압축 및 인장강도 결과값과 비교 평가하였다. 전반적으로, 골재의 기계적 특성 평가 결과, 일부 지역의 현무암 골재는 KS 기준을 만족하지 못하였다.
이론/모형
시료는 안덕면과 표선면에서 생산되는 골재를 사용하였다. 골재를 입도별(5~10 mm, 10~15 mm, 15~20 mm 그리고 20~25 mm)로 분류하여 상온, 200 ℃, 400 ℃, 800 ℃에서 4시간동안 가열한 후 시료를 상온에서 1일 동안 충분히 식히고 온도에 따른 굵은 골재의 LA 마모시험 (KS F 2508)을 행하였다. LA 마모 저항성 시험은 분당 30~33회의 회전수로 500회 또는 1000회(입도구분에 따라 다름) 회전시키고, 시료를 시험기에서 꺼내 1.
성능/효과
1) 현무암 골재의 화학성분은 대부분이 SiO2, Al2O3, Fe2O3 로 구성되어 있었으며, 무시하지 못할 만큼의 알칼리금속산화물인 Na2O 및 K2O (각 2.29~3.70%와 1.49~1.77%), 그리고 콘크리트의 균열을 유발에 영향을 미치는 MgO 성분이 함유되어 있었다.
2) 황산나트륨에 의한 안정성 평가에서 2지역의 골재 샘플은 KS 기준을 만족하였지만, 상대적으로 표선면 지역의 골재의 안정성이 다소 저하되었다.
3) 현무암 골재의 마모저항성은 안덕면 지역의 골재는 KS 기준 40% 이하를 만족하였지만, 표선면 지역의 골재는 평균 45% 내외로서 콘크리트용 골재로서의 성능을 만족하지 못하였다.
4) 골재 파쇄성 평가에서 두 지역의 골재 모두 파쇄값 30%를 상회하였으며, 파쇄값 7.5~12.5% 사이에 만족하는 파쇄하중(N)으로 평가하였을 경우 안덕면 지역의 골재는 KS 기준을 만족하였지만, 표선면 지역의 골재는 37.20 kN으로서 KS에 따른 10% 파쇄값 50 kN에 상당히 못 미치는 골재 품질을 가지고 있었다.
5) 현무암의 압축 및 인장 강도 평가결과 2지역의 현무암은 타 지역의 콘크리트용 암석(수도권 지역의 화강암, 기타 지역의 안산암 및 사암)보다 강도가 높은 것으로 나타났다. 또한 최대 800 ℃의 열을 가했을 경우에도 일반 상온에서 측정된 기타 지역의 암석강도보다 높은 것으로 나타났다.
또한 최대 800 ℃의 열을 가했을 경우에도 일반 상온에서 측정된 기타 지역의 암석강도보다 높은 것으로 나타났다. 일반적으로 2지역의 암석 중에서 안덕면 지역의 암석 강도가 표선면 지역의 암석 강도보다 높은 것으로 나타났다.
후속연구
37%로서 다소 많이 함유하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 2종류의 제주산 현무암 골재를 사용할 경우 구조체의 알칼리골재반응과 화학적 안정성에 미칠 영향에 대해 검토할 필요가 있을 것으로 판단된다.
이상과 같은 결과를 바탕으로, 암석과 그 암석으로부터의 쇄석 골재의 강도는 차이를 보일 수 있지만, 현무암의 콘크리트 골재 사용을 위해서 골재 흡수율에 따른 굳지 않은 콘크리트의 작업성, 마모율, 파쇄성 그리고 그 영향이 미흡할 수 있으나 알칼리골재반응성에 따른 굳은 콘크리트의 물리적 특성을 고려해야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
골재의 품질은 주로 무엇에 의해 결정되는가?
해외에서, 현무암 골재는 일반 콘크리트용 골재와 아스팔트용 골재, 댐 및 방파 건설을 위한 골재로서 널리 활용되고 있다. 골재의 품질은 주로 원석의 특성에 의해 결정되기 때문에 골재의 기계적인 성능저하에 영향을 미치는 골재의 표면 거칠기, 입자형태, 공극의 정도, 암석의 구성요소들에 대한 연구가 이루어졌다[1,2,3]. 또한, 콘크리트의 강도는 골재의 표면 거칠기 뿐만 아니라 골재의 품질 및 물리적 기계적 특성에 의해 영향을 받는다.
제주산 현무암 골재가 콘크리트 펌핑시 골재 분리를 유발시킬 수 있는 이유는 무엇인가?
또한, 콘크리트의 강도는 골재의 표면 거칠기 뿐만 아니라 골재의 품질 및 물리적 기계적 특성에 의해 영향을 받는다. 현무암 골재는 콘크리트의 강도와 품질을 향상시키는 장점도 있지만[4,5], 일반적으로 보통골재보다 단위 중량과 상대밀도가 크기 때문에 콘크리트 펌핑시 골재 분리를 유발시킬 수 있다[6,7].
콘크리트의 강도는 무엇에 의해 영향을 받는가?
골재의 품질은 주로 원석의 특성에 의해 결정되기 때문에 골재의 기계적인 성능저하에 영향을 미치는 골재의 표면 거칠기, 입자형태, 공극의 정도, 암석의 구성요소들에 대한 연구가 이루어졌다[1,2,3]. 또한, 콘크리트의 강도는 골재의 표면 거칠기 뿐만 아니라 골재의 품질 및 물리적 기계적 특성에 의해 영향을 받는다. 현무암 골재는 콘크리트의 강도와 품질을 향상시키는 장점도 있지만[4,5], 일반적으로 보통골재보다 단위 중량과 상대밀도가 크기 때문에 콘크리트 펌핑시 골재 분리를 유발시킬 수 있다[6,7].
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