본 연구에서는 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은 골재를 사용하여 콘크리트의 압축강도 수준별(20, 35, 50MPa) 순환 굵은 골재의 혼입률 변화가 강도와 건조수축에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과 순환 굵은 골재의 치환율 변화에 따른 유동성(슬럼프)은 순환골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 동등하거나 양호한 유동성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 영향은 국내에서 생산되는 순환골재의 양호한 입형이 유동성 개선에 기여한 것으로 판단된다. 또한, 순환 굵은 골재의 치환율 변화에 따른 압축강도는 순환골재 혼입률이 증가할수록 약 9~10% 감소하는 것으로 나타났으며 순환 굵은 골재의 치환율에 따른 길이변화는 강도 수준에 관계없이 약 4~40%의 범위로 증가하는 것으로 나타났다. 저강도 수준(20MPa)에서의 길이변화량은 약 18~40%로 35MPa 및 50MPa 수준의 길이변화량 약 4~17% 보다 큰 것으로 나타났다. 저강도 수준(20MPa)에서의 순환 굵은 골재 활용량을 증대시키기 위해서는 광물혼화제의 첨가 등 건조수축을 억제시킬 수 있는 방안 마련이 필요하다.
본 연구에서는 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은 골재를 사용하여 콘크리트의 압축강도 수준별(20, 35, 50MPa) 순환 굵은 골재의 혼입률 변화가 강도와 건조수축에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과 순환 굵은 골재의 치환율 변화에 따른 유동성(슬럼프)은 순환골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 동등하거나 양호한 유동성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 영향은 국내에서 생산되는 순환골재의 양호한 입형이 유동성 개선에 기여한 것으로 판단된다. 또한, 순환 굵은 골재의 치환율 변화에 따른 압축강도는 순환골재 혼입률이 증가할수록 약 9~10% 감소하는 것으로 나타났으며 순환 굵은 골재의 치환율에 따른 길이변화는 강도 수준에 관계없이 약 4~40%의 범위로 증가하는 것으로 나타났다. 저강도 수준(20MPa)에서의 길이변화량은 약 18~40%로 35MPa 및 50MPa 수준의 길이변화량 약 4~17% 보다 큰 것으로 나타났다. 저강도 수준(20MPa)에서의 순환 굵은 골재 활용량을 증대시키기 위해서는 광물혼화제의 첨가 등 건조수축을 억제시킬 수 있는 방안 마련이 필요하다.
This paper addresses mechanical properties and length change performance of the recycled aggregate concretes(RAC) in which natural coarse was replaced by recycled coarse aggregate(RCA) by compressive strength levels(20, 35, 50 MPa). A total of 9 RAC were produced and classified into three series, ea...
This paper addresses mechanical properties and length change performance of the recycled aggregate concretes(RAC) in which natural coarse was replaced by recycled coarse aggregate(RCA) by compressive strength levels(20, 35, 50 MPa). A total of 9 RAC were produced and classified into three series, each of which included three mixes designed with three compressive strength levels of 20 MPa, 35 MPa and 50 MPa and three RCA replacement ratios of 0, 50 and 100%. Physical/Mechanical properties of RAC were tested for slump test, compressive strength, and length change. The test results indicated that the workability of RC could be improved or same by RCA replacement ratios, when compared with that containing no RCA. This is probably because of the RCA shape improving the workability of RAC. Also, the test results showed that the compressive strength was decreased by 9~10% as the RCA replacement ratios increase. However, the length change ratio by the RCA replacement ratios increased regardless of compressive strength levels. At 20 MPa level, the length change ratio was 8~40% which was much higher than that of 4~17% at both 35 and 50 MPa levels. Therefore, it was considered that such admixture addition preventing dry shrinkage is required in order to improve the properties of the RAC at 20 MPa level.
This paper addresses mechanical properties and length change performance of the recycled aggregate concretes(RAC) in which natural coarse was replaced by recycled coarse aggregate(RCA) by compressive strength levels(20, 35, 50 MPa). A total of 9 RAC were produced and classified into three series, each of which included three mixes designed with three compressive strength levels of 20 MPa, 35 MPa and 50 MPa and three RCA replacement ratios of 0, 50 and 100%. Physical/Mechanical properties of RAC were tested for slump test, compressive strength, and length change. The test results indicated that the workability of RC could be improved or same by RCA replacement ratios, when compared with that containing no RCA. This is probably because of the RCA shape improving the workability of RAC. Also, the test results showed that the compressive strength was decreased by 9~10% as the RCA replacement ratios increase. However, the length change ratio by the RCA replacement ratios increased regardless of compressive strength levels. At 20 MPa level, the length change ratio was 8~40% which was much higher than that of 4~17% at both 35 and 50 MPa levels. Therefore, it was considered that such admixture addition preventing dry shrinkage is required in order to improve the properties of the RAC at 20 MPa level.
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문제 정의
또한, 순환골재의 사용량에 제약이 되어온 원인 중의 하나는 보통 콘크리트에 비해 상대적으로 큰 건조수축에 있다. 순환골재의 활용량을 증대시키기 위한 실증자료의 확보를 위해 강도 수준 및 순환 굵은 골재 치환량에 따른 건조수축 특성을 검토하였다. Fig.
그러나 최근 순환골재의 생산시스템의 발전으로 순환골재의 품질은 점차 양호해 지고 있으나 이를 활용한 순환골재 콘크리트의 내구성 및 변형특성에 대한 실증적인 자료는 아직 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은 골재를 사용하여 콘크리트의 압축강도 수준에 따라 순환 굵은 골재의 혼입률 변화가 건조수축에 미치는 영향을 분석하여 향후 순환 굵은 골재의 사용량 증대를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
순환 굵은골재를 사용한 콘크리트의 건조수축 특성을 검토하기 위하여 압축강도 수준과 순환골재의 치환율을 주요 실험인자로 선정하여 콘크리트의 기본 물성과 건조수축량을 측정하였다. 압축강도는 3수준(20, 35 및 50MPa)으로 선정하여 순환골재의 치환율 2수준(50 및 100%)으로 선정하였으며 순환 굵은골재를 사용한 콘크리트의 배합은 Table 1과 같다.
순환골재 콘크리트의 길이변화 시험은 KS F 2424 ｢모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법｣에 준하여 100×100×400mm의 각주 시험체를 제작한 후, 양단 플랜지형 게이지를 사용하여 강재 몰드 중앙에 매립 게이지를 고정시켜 놓고 타설한 후, 온도 20±2℃, 상대습도 60±5%의 항온항습실에서 각 재령별 길이변화율을 측정하였다.
순환골재 콘크리트의 압축강도 시험은 KS F 2405 ｢콘크리트의 압축강도 시험방법｣에 준하여 Φ100×200mm의 원주 공시체를 제작하여 재령 28일까지 수중양생(20±2℃)을 실시한 후 재령 28일에 시편의 표면을 연마 한 후, 최대용량 1000kN의 만능 재료 시험기(Universial Testing Machine: UTM)을 이용하여 압축강도를 측정한 후 각각 5개 시편의 평균값을 사용하였다.
순환 굵은골재를 사용한 콘크리트의 건조수축 특성을 검토하기 위하여 압축강도 수준과 순환골재의 치환율을 주요 실험인자로 선정하여 콘크리트의 기본 물성과 건조수축량을 측정하였다. 압축강도는 3수준(20, 35 및 50MPa)으로 선정하여 순환골재의 치환율 2수준(50 및 100%)으로 선정하였으며 순환 굵은골재를 사용한 콘크리트의 배합은 Table 1과 같다.
현재 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은 골재를 사용하여 콘크리트의 압축강도 수준별(20, 35, 50MPa) 순환 굵은 골재의 혼입률 변화가 강도 및 건조수축에 미치는 영향을 분석한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 시멘트는 비중 3.14의 S사 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 화학적 성분 및 특성은 Table 2와 같다. 사용된 골재로는 콘크리트 제품의 적용을 고려하여 Gmax 13mm, 밀도 2.
14의 S사 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 화학적 성분 및 특성은 Table 2와 같다. 사용된 골재로는 콘크리트 제품의 적용을 고려하여 Gmax 13mm, 밀도 2.64의 부순골재를 사용하였으며, 잔골재는 최대치수 5mm, 밀도 2.51의 부순모래를 사용하였다. 순환골재는 H사에서 생산된 밀도 2.
51의 부순모래를 사용하였다. 순환골재는 H사에서 생산된 밀도 2.44, 흡수율 3.09의 순환 굵은 골재를 사용하였으며, 사용된 골재의 물리적 특성은 Table 3과 같다. Fig.
이론/모형
순환골재 콘크리트의 굳지않은 특성을 평가하기 위해서 슬럼프 시험은 KS F 2402 ｢굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 플로 시험방법｣에 준하여 측정하였으며, 공기량 시험은 KS F 2421 ｢압력법에 의한 굳지 않은 콘크리트의 공기량 시험방법｣에 준하여 측정하였다. Fig.
성능/효과
1. 순환 굵은 골재의 혼입률 변화에 따른 유동성을 검토한 결과 슬럼프는 순환골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 동등하거나 양호한 유동성을 나타내었으며 공기량은 다소 증가하는 것으로 나타났다.
2. 순환 굵은 골재의 혼입률 변화에 따른 압축강도는 순환골재 혼입률이 증가할수록 점차 감소하는 것으로 나타났으며, 감소폭은 강도수준에 따라 약 9~10% 감소하는 것으로 나타났다
7은 강도수준별(20, 35, 50MPa) 순환골재 치환량에 따른 길이변화 측정결과로서, 강도 수준에 관계없이 순환골재 치환율이 증가할수록 길이변화는 점차 증가하는 것으로 나타났다. 20MPa의 강도수준에서는 순환골재의 치환율이 증가할수록 길이변화율은 점차 증가하는 경향을 나타내었으며, 순환 굵은 골재 50% 치환율에서는 약 18%, 순환 굵은 골재 치환율 100%에서는 약 40%의 감소율을 나타났다. 반면에 35MPa의 강도수준에서는 순환 굵은 골재 혼입률의 증가에 따라 길이변화율은 약 4~15%, 50MPa의 강도수준에서는 약 8~17%의 길이변화를 나타내었다.
반면에 35MPa의 강도수준에서는 순환 굵은 골재 혼입률의 증가에 따라 길이변화율은 약 4~15%, 50MPa의 강도수준에서는 약 8~17%의 길이변화를 나타내었다. 20MPa의 보통강도 수준에서는 순환골재의 사용에 따른 길이변화가 크게 증가되는 경향을 보이고 있으나, 강도수준이 상대적으로 큰 35MPa과 50MPa 수준에서는 길이변화 증가폭이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 45MPa의 강도수준에서 순환골재를 100% 치환하였을 때 건조수축량이 약 25% 감소한다는 Whiting(2012)의 연구결과보다 수축량이 다소 감소하는 결과를 보여주고 있는데 이러한 감소요인은 사용된 순환골재의 흡수율이 4.
3. 순환 굵은 골재의 혼입률 변화가 콘크리트의 건조수축에 미치는 영향을 분석한 결과, 순환 굵은 골재의 치환율이 증가할수록 강도 수준에 관계없이 길이변화는 약 4~40%의 범위로 증가하는 것으로 나타났다.
4. 20MPa 수준에서의 길이변화량은 약 18~40%로 35MPa 및 50MPa 수준의 길이변화량 약 4~17% 보다 큰 것으로 나타나 20MPa 수준에서의 순환 굵은 골재 활용량을 증대시키기 위해서는 광물혼화제의 첨가 등 건조수축을 억제시킬 수 있는 방안 마련이 필요하다.
20MPa의 보통강도 수준에서는 순환골재의 사용에 따른 길이변화가 크게 증가되는 경향을 보이고 있으나, 강도수준이 상대적으로 큰 35MPa과 50MPa 수준에서는 길이변화 증가폭이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 45MPa의 강도수준에서 순환골재를 100% 치환하였을 때 건조수축량이 약 25% 감소한다는 Whiting(2012)의 연구결과보다 수축량이 다소 감소하는 결과를 보여주고 있는데 이러한 감소요인은 사용된 순환골재의 흡수율이 4.69%로 본 연구에서 사용된 순환골재의 흡수율 3.09%보다 다소 높기 때문이며, 순환골재의 품질 특성값이 길이변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 순환 굵은 골재 치환율에 따른 건조수축 영향은 상대적으로 낮은 강도 수준(20MPa)에서 큰 것으로 나타났으며 20MPa 수준에서 순환골재 활용량을 증대시키기 위해서는 광물혼화제의 첨가 등 건조수축을 억제시킬 수 있는 방안 마련이 필요하다(Whiting etal.
2007)를 살펴보면 순환 골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프 변화는 순환골재의 혼입률이 증가할수록 순환골재에 부착되어 있는 모르타르에 의한 다공성의 증가 및 표면 거칠기 등으로 순환골재 혼입률이 증가할수록 슬럼프 값은 점차 감소하는 경향을 나타낸다고 보고되고 있다. 그러나 본 연구에서는 강도 수준에 관계없이 순환골재의 혼입률이 증가할수록 순환 골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 슬럼프 값은 동등하거나 오히려 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 순환 굵은 골재의 입형이 각이 진 부순골재의 입형보다 양호하여, 순환 굵은 골재의 표면 다공성(수분 흡수)에 따른 유동성 감소효과 보다는 순환 굵은 골재의 입형에 의한 유동성 향상이 크게 기여한 것으로 판단된다.
이를 살펴보면 강도 수준(20, 35, 50MPa)에 따른 압축강도는 순환 골재 치환율이 증가할수록 점차 감소하는 경향을 보이고 있다. 순환 굵은 골재를 100% 치환한 경우는 강도수준에 관계없이 순환골재를 사용하지 않은 경우에 비해 약 9~10% 압축강도가 감소하는 것으로 나타났으며 순환골재 콘크리트의 압축강도는 강도 수준에 따라 큰 영향은 없는 것으로 나타났다. 이러한 강도저하 원인으로는 순환골재 표면에 부착된 모르타르로 인해 상대적으로 낮은 순환골재의 강도와 밀도 때문인 것으로 판단된다.
순환 굵은 골재의 치환율에 따른 순환골재 콘크리트의 공기량 측정 결과 강도 수준(20, 35 및 50MPa)에 관계없이 치환율이 증가할수록 공기량은 다소 증가하는 경향을 보이고 있다. Lee (1999)는 공기량의 증가원인을 순환골재의 부착 모르타르에 잠재공극을 함유하고 있기 때문에 공기량은 부순골재에 비하여 2% 이상 증가하는 것으로 보고하고 있지만 본 연구에서는 공기량의 증가는 1% 내외의 증가를 보이고 있으며 Lee et al.
그러나 본 연구에서는 강도 수준에 관계없이 순환골재의 혼입률이 증가할수록 순환 골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 슬럼프 값은 동등하거나 오히려 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 순환 굵은 골재의 입형이 각이 진 부순골재의 입형보다 양호하여, 순환 굵은 골재의 표면 다공성(수분 흡수)에 따른 유동성 감소효과 보다는 순환 굵은 골재의 입형에 의한 유동성 향상이 크게 기여한 것으로 판단된다. Kim et al.
6과 같다. 이를 살펴보면 강도 수준(20, 35, 50MPa)에 따른 압축강도는 순환 골재 치환율이 증가할수록 점차 감소하는 경향을 보이고 있다. 순환 굵은 골재를 100% 치환한 경우는 강도수준에 관계없이 순환골재를 사용하지 않은 경우에 비해 약 9~10% 압축강도가 감소하는 것으로 나타났으며 순환골재 콘크리트의 압축강도는 강도 수준에 따라 큰 영향은 없는 것으로 나타났다.
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