본 연구는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트의 특성을 검토하기 위하여 순환골재의 흡수율별 단위시멘트량 및 물시멘트비를 변화시켜 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 실험결과 물시멘트비가 높은 저강도 배합에서는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트와 쇄석 콘크리트의 압축강도가 동등한 수준으로 나타나 순환골재의 부착모르타르 영향이 작은 것으로 나타났다. 그러나, 물시멘트비가 낮은 고강도 배합에서는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트가 부착모르타르의 영향으로 쇄석을 사용한 콘크리트보다 약 40%의 압축강도저하를 나타내었다. 한편, 흡수율 7%인 순환골재의 건조수축량은 재령 10주에서 흡수율 1%인 쇄석의 $-310{\times}10^{-6}$보다 2배 증가된 $-700{\times}10^{-6}$을 나타내어 콘크리트용 골재로의 재활용시 건조수축에 대한 검토가 선행되어야 할 것으로 사료된다. 또한 단위시멘트량 $450kg/m^3$인 부배합 콘크리트의 압축강도는 흡수율 3%인 순환골재 사용시 쇄석 사용 콘크리트와 동등하게 나타난 반면, 흡수율 7%인 순환골재를 사용한 경우에는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 약 7%정도 낮게 나타났다. 그러나, 단위시멘트량 $350kg/m^3$인 일반배합 콘크리트의 압축강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 압축강도 저하가 현저하게 나타났다.
본 연구는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트의 특성을 검토하기 위하여 순환골재의 흡수율별 단위시멘트량 및 물시멘트비를 변화시켜 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 실험결과 물시멘트비가 높은 저강도 배합에서는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트와 쇄석 콘크리트의 압축강도가 동등한 수준으로 나타나 순환골재의 부착모르타르 영향이 작은 것으로 나타났다. 그러나, 물시멘트비가 낮은 고강도 배합에서는 파쇄처리 순환골재를 사용한 콘크리트가 부착모르타르의 영향으로 쇄석을 사용한 콘크리트보다 약 40%의 압축강도저하를 나타내었다. 한편, 흡수율 7%인 순환골재의 건조수축량은 재령 10주에서 흡수율 1%인 쇄석의 $-310{\times}10^{-6}$보다 2배 증가된 $-700{\times}10^{-6}$을 나타내어 콘크리트용 골재로의 재활용시 건조수축에 대한 검토가 선행되어야 할 것으로 사료된다. 또한 단위시멘트량 $450kg/m^3$인 부배합 콘크리트의 압축강도는 흡수율 3%인 순환골재 사용시 쇄석 사용 콘크리트와 동등하게 나타난 반면, 흡수율 7%인 순환골재를 사용한 경우에는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 약 7%정도 낮게 나타났다. 그러나, 단위시멘트량 $350kg/m^3$인 일반배합 콘크리트의 압축강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 압축강도 저하가 현저하게 나타났다.
In this study, the different unit cement content by the ratio of water absorption and water-cement ratio are applied to examine the properties of the concrete used the aggregate recycled by the crushing treatment. According to the experimental results, in the mix of low strength and high water-cemen...
In this study, the different unit cement content by the ratio of water absorption and water-cement ratio are applied to examine the properties of the concrete used the aggregate recycled by the crushing treatment. According to the experimental results, in the mix of low strength and high water-cement ratio, both of the compressive strength is almost equal in the concrete using the recycled aggregate by the crushing treatment and the concrete using broken stones. It means that the recycled aggregate has the low effect of the amount of bonded mortar. But, in the mix of high strength and low water-cement ratio, the concrete using the recycled aggregate by the crushing treatment has 40% less of the compressive strength than that using broken stones by the effect of the amount of bonded mortar. On the other hand, after 8 weeks, the dry shrinkage of the recycled aggregate with 7% of the ratio of water absorption doubles that of the broken stones with 1% ($-350{\times}10^{-6}$), in other words $-700{\times}10^{-6}$. Thus, the dry shrinkage should be prior to any other conditions in recycling waste concrete for the aggregate for concrete. When the recycled aggregate with 3% of the ratio of water absorption is used, the compressive strength of the rich mix concrete ($450kg/m^3$ of the unit cement content) is equivalent to that of the concrete using broken stones, while in using the recycled aggregate with 7% of the ratio of water absorption, the rich mix concrete has 7% lower compressive strength than the concrete using broken stones. But, the compressive strength of the ordinary mix concrete ($350kg/m^3$ of the unit cement content) is far lower than that using broken stones.
In this study, the different unit cement content by the ratio of water absorption and water-cement ratio are applied to examine the properties of the concrete used the aggregate recycled by the crushing treatment. According to the experimental results, in the mix of low strength and high water-cement ratio, both of the compressive strength is almost equal in the concrete using the recycled aggregate by the crushing treatment and the concrete using broken stones. It means that the recycled aggregate has the low effect of the amount of bonded mortar. But, in the mix of high strength and low water-cement ratio, the concrete using the recycled aggregate by the crushing treatment has 40% less of the compressive strength than that using broken stones by the effect of the amount of bonded mortar. On the other hand, after 8 weeks, the dry shrinkage of the recycled aggregate with 7% of the ratio of water absorption doubles that of the broken stones with 1% ($-350{\times}10^{-6}$), in other words $-700{\times}10^{-6}$. Thus, the dry shrinkage should be prior to any other conditions in recycling waste concrete for the aggregate for concrete. When the recycled aggregate with 3% of the ratio of water absorption is used, the compressive strength of the rich mix concrete ($450kg/m^3$ of the unit cement content) is equivalent to that of the concrete using broken stones, while in using the recycled aggregate with 7% of the ratio of water absorption, the rich mix concrete has 7% lower compressive strength than the concrete using broken stones. But, the compressive strength of the ordinary mix concrete ($350kg/m^3$ of the unit cement content) is far lower than that using broken stones.
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문제 정의
2014). 본 실험에서는 단위시멘트량이 순환골재 사용 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 물시멘트비 45%, 단위시멘트량 350kg/m3과 450kg/m3에서 순환 굵은골재의 흡수율에 따른 콘크리트의 슬럼프 및 공기량의 변화를 검토하였으며, 이들의 결과를 Fig. 6과 Fig. 7에 나타내었다.
본 연구는 순환골재 모르타르 부착율로 흡수율을 변화시켜 물시멘트비와 단위시멘트량 변화에 따른 콘크리트의 특성을 검토한 것으로 연구의 결론은 다음과 같다.
이에 본 연구에서는 순환골재 품질에 미치는 가장 큰 영향 요인을 부착 모르타르량으로 판단하였으며, 순환골재 생산 공정이 상이한 3개사의 순환골재를 사용하여 순환골재의 기초물성과 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 순환골재 제조공정 별 순환골재의 흡수율과 밀도 등에 따른 모르타르 부착율을 검토하였으며, 순환골재 흡수율에 따른 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 변화를 측정하였다.
제안 방법
시험의 종료는 300 Cycle로 하였으며, 동결융해 1 Cycle 소요시간은 3시간으로 공시체 중심온도가 4℃에서 –18℃로 떨어지고 –18℃에서 4℃로 상승하도록 하였다. 30 Cycle마다 1차 주파수 시험과 공시체 질량을 측정하여, 상대동탄성계수(Pc)를 계산하였다.
길이변화의 측정은 KS F 2424 「모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법」에 따라 다이얼게이지를 이용하여 재령 7일을 기준시점으로 온도 20±1℃, 상대습도 60±5%로 유지되는 항온항습조에 보관한 후 매주 측정하였다.
단위시멘트량에 따른 순환골재 콘크리트의 강도변화를 알아보기 위하여 단위시멘트량 350kg/m3과 450kg/m3으로 변화시켜 재령별 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. Fig.
이를 위해 순환골재 제조공정 별 순환골재의 흡수율과 밀도 등에 따른 모르타르 부착율을 검토하였으며, 순환골재 흡수율에 따른 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 변화를 측정하였다. 또한, 순환골재가 경화콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 물시멘트비, 단위시멘트량을 변화시켜 재령별 압축강도, 길이변화 및 동결융해저항성 등을 평가하였다.
모르타르 부착율은 순환 굵은골재에 대하여 5mm체로 체가름하고, 남는 것을 염산 35% 수용액에 침지하여 모르타르가 떨어지는 것을 확인하고 물로 씻은 뒤 건조 후 감소한 중량비와 체적비를 측정하여 계산하였다.
배합된 콘크리트는 공기량과 슬럼프 시험을 실시한 후, 압축강도, 길이변화 및 동결융해 시편을 제작하였다.
일반적으로 동결융해 저항성을 갖는 공기량의 범위는 4~7%이며, 압축강도 범위가 40MPa 이상이면 동해를 받지 않는다는 보고도 있다. 본 실험에서는 물시멘트비 45%에서 공기량을 5~6%로 하여 순환골재의 흡수율에 따른 동결융해 시험을 실시하였으며, 실험결과를 Fig. 15에 나타내었다.
본 연구에서는 파쇄처리 순환골재의 부착모르타르에 따른 흡수율이 3, 5, 7%인 순환골재 3종을 사용하여 물시멘트비 40, 45, 50%, 단위시멘트량 350kg/m3, 450kg/m3로 변화시켜 순환골재 흡수율이 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토한 것으로 실험계획을 Table 3에 나타내었다.
본 연구에서는 흡수율 3, 5, 7%인 순환골재를 사용하여 물시멘트비를 40, 45, 50%로 변화시켜 콘크리트의 재령별 압축강도 특성을 측정하였으며, 그 결과를 Fig. 8~Fig. 10에 나타내었다.
시험의 종료는 300 Cycle로 하였으며, 동결융해 1 Cycle 소요시간은 3시간으로 공시체 중심온도가 4℃에서 –18℃로 떨어지고 –18℃에서 4℃로 상승하도록 하였다.
이에 본 연구에서는 순환골재 품질에 미치는 가장 큰 영향 요인을 부착 모르타르량으로 판단하였으며, 순환골재 생산 공정이 상이한 3개사의 순환골재를 사용하여 순환골재의 기초물성과 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 순환골재 제조공정 별 순환골재의 흡수율과 밀도 등에 따른 모르타르 부착율을 검토하였으며, 순환골재 흡수율에 따른 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 변화를 측정하였다. 또한, 순환골재가 경화콘크리트의 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 물시멘트비, 단위시멘트량을 변화시켜 재령별 압축강도, 길이변화 및 동결융해저항성 등을 평가하였다.
콘크리트의 동결융해 저항 시험방법은 KS F 2456 「급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법」에 준하여 실시하였으며, KS F 2403 「콘크리트의 강도시험용 공시체 제작방법」에 준하여 76 × 76 × 406mm의 공시체를 제작하였다. 제작된 공시체는 14일 표준 양생 후 동결융해 시험을 실시하였다. 시험의 종료는 300 Cycle로 하였으며, 동결융해 1 Cycle 소요시간은 3시간으로 공시체 중심온도가 4℃에서 –18℃로 떨어지고 –18℃에서 4℃로 상승하도록 하였다.
콘크리트 배합은 Fig. 3과 같이 60 L 강제식 믹서를 사용하여 시멘트, 잔골재와 함께 60초간 건비빔을 한 다음 1차수를 투입하고 90초간 믹싱을 한 후 2차수와 혼화제 및 굵은 골재를 투입하여 150초간 믹싱하여 배출하였다. 이때 배합수는 공기연행제를 0.
콘크리트의 압축강도는 Φ100 × 200mm 공시체를 제작하여 재령 7일, 28일, 56일 강도를 측정하였다.
대상 데이터
03%인 경북 성주산 쇄석을 사용하였다. 또한, 순환골재는 흡수율 3.23%인 경북 구미시(RA1), 흡수율 5.73%인 경북 칠곡군(RA2)과 흡수율 6.97%인 경북 성주군(RA3) 의 순환골재로 생산 공정이 다른 3개사 폐콘크리트로부터 제조한 것을 사용하였다. 사용 순환 굵은골재 최대치수는 25mm로, 이들의 물리적 성질을 Table 2에 나타내었다.
실험에 사용한 시멘트는 분말도 3,169cm2/g, 밀도 3.15g/cm3, 화학조성 CaO 64.05%, SiO2 22.94%, Al2O3 5.57%인 H사의 보통 포틀랜드 시멘트로 물리·화학적 조성은 Table 1과 같다.
잔골재는 조립율 2.63, 흡수율 1.15%인 경북 벽진산을 사용하였으며, 굵은 골재는 흡수율 1.03%인 경북 성주산 쇄석을 사용하였다. 또한, 순환골재는 흡수율 3.
이론/모형
강도 측정은 Shimadzu의 1MN 압축시험기를 사용하였으며, 콘크리트 압축강도 측정은 KS F 2405 「콘크리트의 압축강도 시험」에 준하여 0.6±0.4 MPa(=N/mm2)의 재하속도로 측정하였다.
굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 시험은 워커빌리티(Workability)에 영향을 미치는 반죽질기를 측정하는 것으로 KS F 2402 ｢콘크리트의 슬럼프 시험 방법｣에 준하여 실시하였다.
본 연구에서 목표 공기량은 5±1%로 하였으며, 굳지 않은 콘크리트의 공기량 측정은 KS F 2421 ｢압력법에 의한 굳지 않은 콘크리트의 공기량 시험방법｣에 준하여 실시하였다.
콘크리트의 동결융해 저항 시험방법은 KS F 2456 「급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법」에 준하여 실시하였으며, KS F 2403 「콘크리트의 강도시험용 공시체 제작방법」에 준하여 76 × 76 × 406mm의 공시체를 제작하였다.
성능/효과
1. 순환골재는 흡수율이 증가할수록 모르타르 부착율을 선형적으로 증가시키고, 밀도를 감소시키는 것으로 나타나 흡수율은 순환골재의 품질 판정에 매우 중요하며, 양질의 순환골재를 생산하기 위해서는 순환골재의 부착모르타르 제거가 선행되어야 한다.
2. 순환골재의 부착모르타르는 물시멘트비가 높은 배합에서 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향이 작고, 물시멘트비가 낮은 배합에서 크게 나타났다. 즉, 파쇄처리 순환골재를 사용한 물시멘트비 40%인 콘크리트 배합에서는 압축강도가 쇄석을 사용한 콘크리트의 45MPa보다 40% 낮은 25MPa를 나타내었다.
3. 순환골재 흡수율과 단위시멘트량에 따른 압축강도는 단위시멘트량 450kg/m3인 부배합 콘크리트의 압축강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 흡수율 3%인 순환골재 사용과 동등하고, 흡수율 7%인 순환골재 사용시에는 약 7%정도 낮게 나타났다. 반면, 단위시멘트량 350kg/m3인 일반배합 순환골재 콘크리트의 압축 강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 약 35% 저하되어 순환골재 흡수율이 압축강도에 미치는 영향은 부배합에서 작고 빈배합에서는 크게 나타났다.
4. 순환골재를 사용한 콘크리트의 건조수축량은 흡수율 7%인 경우 재령 10주에서 흡수율 1%인 쇄석 사용 콘크리트의 –310 ×10-6보다 2배 증가된 –700 × 10-6을 나타내었다.
5. 순환골재를 사용한 콘크리트의 동결융해 저항성은 순환골재의 흡수율이 높을수록 낮게 나타났으나, AE제 혼입에 의한 적절한 공기량의 영향으로 그 차이는 크지 않는 것으로 나타났다.
그러나 단위시멘트량이 450kg/m3인 경우에는 쇄석을 사용한 콘크리트보다 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도가 증가하였다. 따라서 단위시멘트량의 증가는 순환골재 콘크리트의 강도증진에 효과적이었고 특히, 흡수율 7%인 순환골재를 사용한 단위시멘트량 450kg/m3의 콘크리트의 재령 56일 압축강도는 단위시멘트량 350kg/m3을 사용한 강도 20MPa보다 2배 높은 40MPa을 나타내었다.
또한, Fig. 7에서 콘크리트의 공기량은 순환골재의 흡수율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이는 순환골재의 부착 모르타르부분에 잠재공극을 함유하고 있기 때문에 공기량은 쇄석에 비하여 공기량이 2%이상 증가하는 것으로 알려져 있지만(Lee 1999), 본 연구에서 사용된 순환골재는 쇄석에 비하여 골재의 입형이 양호하고 표면 건조상태로 사용하였기 때문에 기존의 연구보다 적은 공기량 변화가 나타났다.
순환골재의 흡수율이 3%인 경우 재령 10주에서 길이변화율이 쇄석을 사용한 경우보다 약 200 × 10-6정도 증가하였지만, 흡수율 7%인 경우에 쇄석의 –310 × 10-6보다 2배 증가된 -700 × 10-6를 나타내고 있다. 또한, 단위시멘트량에 따른 길이변화율은 단위시멘트량 450kg/m3인 부배합이 단위시멘트량 350kg/m3인 경우보다 재령별 길이변화율의 폭이 증가되어 단위시멘트 사용량이 증가할수록 콘크리트의 길이변화도 증가되었다.
이는 물시멘트비의 증가로 인하여 새로운 모르타르의 강도가 저하되는 반면, 부착모르타르의 강도가 새로운 모르타르보다 높기 때문으로 사료된다. 또한, 흡수율이 7%인 순환골재는 높은 흡수율 및 다량의 부착모르타르와 미립분 함유로 인하여 새로운 모르타르와의 부착력이 감소하기 때문에 물시멘트비의 영향이 작은 것으로 나타났다.
순환골재 흡수율과 단위시멘트량에 따른 압축강도는 단위시멘트량 450kg/m3인 부배합 콘크리트의 압축강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 흡수율 3%인 순환골재 사용과 동등하고, 흡수율 7%인 순환골재 사용시에는 약 7%정도 낮게 나타났다. 반면, 단위시멘트량 350kg/m3인 일반배합 순환골재 콘크리트의 압축 강도는 쇄석 사용 콘크리트에 비해 약 35% 저하되어 순환골재 흡수율이 압축강도에 미치는 영향은 부배합에서 작고 빈배합에서는 크게 나타났다.
순환골재의 부착모르타르는 물시멘트비가 높은 배합에서 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향이 작고, 물시멘트비가 낮은 배합에서 크게 나타났다. 즉, 파쇄처리 순환골재를 사용한 물시멘트비 40%인 콘크리트 배합에서는 압축강도가 쇄석을 사용한 콘크리트의 45MPa보다 40% 낮은 25MPa를 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
순환골재를 콘크리트용 골재로 재활용하기 위해서 순환골재의 모르타르를 제거하여 흡수율을 작게 하는 것이 필요한 이유는?
Fig. 4에서 흡수율에 따른 모르타르 부착율은 중량비 및 체적비가 동등한 증감비율로 나타나 순환골재의 부착모르타르는 골재의 밀도 저하와 흡수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 따라서, 순환골재를 콘크리트용 골재로 재활용하기 위해서는 순환골재의 모르타르를 제거하여 흡수율을 작게 하는 것이 필요하다.
최근 건설폐기물량이 급격히 증가하고 있는 이유는?
최근 대도시 주변에서 도시 재개발과 건물의 노후화 및 기능저하에 의한 재개발 및 리모델링 사업 등의 활성화로 건설폐기물량이 급격히 증가하고 있다. 발생되는 건설폐기물 중 일부 폐콘크리트는 순환골재 등으로 재활용되고 있지만, 그 양은 미흡하며, 대부분이 매립 및 폐기됨으로써 환경오염 문제를 발생시키고 있다(Kim & Yang 2012).
건설폐기물이 발생시키는 문제점은?
최근 대도시 주변에서 도시 재개발과 건물의 노후화 및 기능저하에 의한 재개발 및 리모델링 사업 등의 활성화로 건설폐기물량이 급격히 증가하고 있다. 발생되는 건설폐기물 중 일부 폐콘크리트는 순환골재 등으로 재활용되고 있지만, 그 양은 미흡하며, 대부분이 매립 및 폐기됨으로써 환경오염 문제를 발생시키고 있다(Kim & Yang 2012).
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