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문제 정의
- 이는 재생골재를 사용하는 콘크리트에 대해 강도특성이 기존 천연골재를 사용한 콘크리트에 비해 열등하기 때문에 열팽창계수에 대한 연구가 미진한 것으로 이해된다. 따라서 본 연구에서는 재생골재를 함유한 콘크리트의 열팽창계수를 비교적 정확히 산정하는 방법에 초점을 맞추었다.
제안 방법
- 다음 Eq. (1)을 이용하여 각 골재의 열팽창계수를 보정하여 비교하였다.
- 2. 각 측정시스템의 보정계수를 사용하여 콘크리트 시편의 보정된 열팽창계수를 구하여 적정한 범위의 콘크리트의 열팽창계수를 구하였다. 천연골재를 사용한 콘크리트는 9.
- 다음Fig. 2와 같이 온도 변화에 거의 영향을 받지 않는 Invar 재료를 서포트 프레임에 사용하였으며 상단에 LVDT를 설치하여 이것을 데이터로거에 연결, 실시간으로 온도에 따른 시편의 길이 변화를 측정하였다(AASHTO TP 60, 2000; Lee, 2003).
- AASHTO TP 60-00 실험방법을 참조하여 다음 Fig. 3과 같이 10℃에서 실험을 시작한 후 온도를 2시간동안 20℃로 상승시킨 후에 20℃에서 2시간동안 유지시켰다. 같은 방법으로 30, 40, 50℃까지 매 10℃씩 증가시키고 50℃를 2시간 유지시킨 후 이를 한 실험단계로 정한다.
- 공장재생골재를 사용한 콘크리트(PA) 시편은 A, B시스템은 사용하지 못했으며, C 시스템에 4번, D 시스템에 4번 측정하였다. PA 시편 1에 대해서는 11.
- 3×10-6m/m/℃)를 보정시편으로 사용하여 측정용프레임 장치 및 LVDT 전체 시스템의 보정계수를 산출하여 재생골재를 포함한 콘크리트의 열팽창계수를 구하였다. 변수로는 굵은골재로서 천연골재, 현장재생골재, 공장재생골재를 각각 100% 사용한 콘크리트의 열팽창계수를 측정하여 보정하는 실험을 하였다.
- 본 논문에서는 ΟΟ공항 현장의 노후화된 포장슬래브를 파쇄한 재생 굵은골재와 중간처리업체에서 생산된 재생골재 및 천연골재를 각각 100% 사용한 콘크리트 시편에 대한 열팽창계수를 측정하였다.
- 본 논문에서는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 각각 4개의 서로 다른 LVDT와 서포트 프레임을 사용하여 골재의 열팽창계수를 측정하고 보정하였다. 다음의 Fig.
- 본 연구에서는 상온에서 안정된 열팽창계수 값을 나타내는 SUS304(열팽창계수 17.3×10-6m/m/℃)를 보정용으로 사용하여 측정용 프레임 장치 및 LVDT 전체 시스템의 보정계수를 산출하여 재생골재를 포함한 콘크리트의 열팽창계수를 구하였다.
- 본 연구에서는 콘크리트 시편에 비해 열팽창계수가 크며 상온에서 안정된 값을 주는 SUS-304(열팽창계수17.3×10-6m/m/℃)를 보정시편으로 사용하여 측정용프레임 장치 및 LVDT 전체 시스템의 보정계수를 산출하여 재생골재를 포함한 콘크리트의 열팽창계수를 구하였다.
- 위의 실험결과를 Table 5에 정리하였다. 실험변수로는 3종류의 굵은골재가 사용된 콘크리트가 되며, 각 콘크리트 변수당 2개의 시편에 대해 서로 다른 측정시스템을 사용하여 4번 측정하여 얻은 결과이다.
- 이러한 과정을 반복하여 각 실험단계의 열팽창계수 차이가 0.3με/℃ 이내가 될 때까지 측정하였다.
- 천연골재를 사용한 콘크리트(NA) 시편은 A 시스템에 대해 3번, B 시스템에 2번, C 시스템에 2번, D 시스템에 1번 측정하였다. NA 시편 1에 대해서는 9.
- 현장재생골재를 사용한 콘크리트(AA) 시편은 A 시스템에 대해 1번, B 시스템에 1번, C 시스템에 3번, D 시스템에 3번 측정하였다. AA 시편 1에 대해서는 10.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 굵은골재는 모두 최대치수 25mm 골재를 사용하였다. 굵은골재로서 화강암인 천연골재(Natural Aggregate)를 사용하였고 NA로 명명하였다. 다음은 ΟΟ공항 포장에서 배출된 폐콘크리트를 골재중간처리업체를 통해 얻은 현장 재생골재(Airfield Recycled Aggregate)로서 AA로 명명하였다.
- 다음 Fig. 1과 같이 ø100×200mm의 원주형 공시체를 제작하였으며, 열팽창계수 측정을 위해 동일한 크기로 콘크리트의 열팽창계수 보정을 위해 SUS-304 시편을 제작하여 사용하였다(Park et al., 2013).
- 본 연구에서 사용된 굵은골재는 모두 최대치수 25mm 골재를 사용하였다. 굵은골재로서 화강암인 천연골재(Natural Aggregate)를 사용하였고 NA로 명명하였다.
- 시멘트는 1종 보통 시멘트로 국내 S사에서 제공하는 비표면적 3,310cm2/g의 비중 3.15인 시멘트를 사용하였다. 잔골재는 자연사가 사용되었다.
- 15인 시멘트를 사용하였다. 잔골재는 자연사가 사용되었다.
- 다음 Table 1은 굵은골재에 따른 비중, 흡수율에 대한 결과를 보여준다. 천연골재는 비중 2.64, 흡수율 0.77%인 골재를 사용하여 콘크리트 시편을 제작하여 실험하였다. 현장재생골재는 현장에서 직접 파쇄하여 생산하는 것을 모사한 것으로 비중 2.
- 77%인 골재를 사용하여 콘크리트 시편을 제작하여 실험하였다. 현장재생골재는 현장에서 직접 파쇄하여 생산하는 것을 모사한 것으로 비중 2.42, 흡수율 5.37%인 골재를 사용하였으며, 공장재생골재는 일반적으로 보급되는 방식인 중간처리업체를 통하여 생산한 골재로써 비중 2.37, 흡수율 5.39%인 골재를 사용하였다(Yang et al., 2012; Park, 2013). 천연골재에 비해 재생골재의 비중이 낮고 흡수율이 높은 이유는 표면에 이전의 모르타르 성분(Residual Mortar: RM)을 포함하고 있기 때문이다.
이론/모형
- 본 실험에서는 미국 연방 도로국에서는 개발한 LVDT를 이용하여 콘크리트의 열팽창계수를 측정하는 방법인 AASHTO TP 60 시험방법을 이용하였다. 다음Fig.
성능/효과
- 1. 각각의 측정시스템이 유사하게 제작되었으므로 모든 LVDT 및 측정시스템의 보정계수가 동일할 것으로 예상했으나, 실험결과 보정계수가 3.49~8.86×10-6m/m/℃까지 다르게 나타났다.
- 3. 재생골재를 사용한 콘크리트의 열팽창계수가 높은것은 재생골재에 붙어있는 기존의 모르타르(RM)을 고려한다면 전체 배합 중에 총 모르타르가 차지하는 용적률이 천연골재를 사용한 콘크리트에 비해 결과적으로 크기 때문이다.
- 031로 나타났다. 각각의 측정시스템이 유사하게 제작되었으나 각각의 LVDT와 서포트프레임 간의 안착 정도에 따라 보정계수가 3.49~8.86까지 다르게 나타났다. Table 4에는 각 시스템의 보정계수에 대한 평균 및 표준편차 결과를 정리하였다.
- , 2013). 먼저 값을 알고 있는 일반강재의 열팽창계수를 제시된 방법에 의해 구하여 산정한 값이 적절함을 보여준 후, 콘크리트의 열팽창계수의 값을 보정하여 구하였지만 일반적으로 알려진 값에 비해 다소 크게 계산되었다.
- 최초 실험 시 모든 LVDT 및 측정시스템의 보정계수가 동일할 것으로 예상했으나, 실험결과 4가지 시스템의 보정계수가 서로 다른 것으로 나타났다. 시스템 A는 5번의 반복실험으로 부터 αref-A = 6.
후속연구
- 콘크리트 포장 슬래브에 발생되는 응력은 차량하중온도와 습도의 변화에 따른 건조수축, 열응력과 포장체하부의 마찰력 등이 영향을 미친다. 강도 또한 콘크리트혼합물의 다양한 영향인자에 의해 영향을 미치기에 단적으로 열팽창계수만 가지고 콘크리트용 골재로서 사용가능한지에 대한 방향성을 판단하려면 추가적인 연구가 필요한 것으로 생각된다.
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