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순환굵은골재가 콘크리트의 압축강도 및 역학적 특성에 미치는 영향
Effect of Recycled Coarse Aggregate on Compressive Strength and Mechanical Properties of Concrete 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.28 no.1, 2016년, pp.105 - 113  

양인환 (군산대학교 토목공학과) ,  정준영 (충청대학교 공학기술연구원)

초록
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순환골재를 사용한 콘크리트의 재료 및 역학 특성에 관한 대부분의 연구는 압축강도 40 MPa 이하의 콘크리트에 대하여 수행되었으며, 40 MPa 이상의 순환골재 콘크리트에 대한 역학적 특성에 대한 연구결과는 미비하다. 따라서, 이 연구에서는 순환골재 사용의 확대를 위해 40 MPa 이상의 순환골재 콘크리트의 압축강도 및 역학 특성을 파악하였다. 순환골재 콘크리트의 역학 특성을 파악하기 위하여 콘크리트 압축강도 및 순환굵은골재 치환율을 실험변수로 고려하였다. 실험변수로서 콘크리트의 압축강도는 45 및 60 MPa이고, 순환골재 치환율은 30, 50, 70 및 100%이다. 실험변수에 따른 순환골재 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 인장강도파괴계수 특성을 분석하였다. 실험결과는 고강도 콘크리트일수록 순환골재 치환율에 따른 압축강도 감소량이 작은 것을 나타낸다. 탄성계수 실험결과와 기존설계코드에 의한 탄성계수 예측결과를 비교하였으며, 설계코드에 의한 예측결과는 실험결과를 과다평가하고 있다. 반면에 설계코드에 의한 파괴계수 예측결과와 실험결과는 잘 일치한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most studies on mechanical properties of concrete with recycled aggregate was focused on the concrete with compressive strength of less than 40 MPa. Therefore, this paper concerns the compressive strength and mechanical properties of concrete with compressive strength of greater than 40 MPa containi...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 이 연구에서는 순환굵은골재 콘크리트의 사용범위를 넓히기 위해 40 MPa 이상의 순환굵은골재 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 인장강도 및 파괴계수 등의 역학적 특성을 평가하였다. 이 연구의 실험결과는 고강도 영역에서의 순환굵은골재 콘크리트의 성능 평가와 구조물 적용을 위한 유용한 기초자료로 활용될 수 있다.
  • 순환골재 치환률과 콘크리트의 압축강도는 서로 독립관계(independent variables)가 아니므로 독립이 아닌 두 개의 변수를 종속변수로 사용하여 콘크리트 탄성계수를 예측하는 것은 한계가 있다. 따라서, 이 연구에서는 순환골재 콘크리트의 압축강도만을 탄성계수의 종속변수로 이용하여 탄성계수를 예측하고자 하였다.
  • 이 연구에서의 제안식에 의한 탄성계수 예측결과는 설계코드 식에 의한 예측 결과보다 순환골재 콘크리트의 탄성계수를 더욱 합리적으로 예측하고 있다. 또한, Fig. 9에서 보는 바와 기존의 다수의 연구는 압축강도 20~40 MPa 범주의 순환골재 콘크리트의 탄성계수에 대해 수행되었으며, 이 연구에서는 압축강도 40~60 MPa 범주의 탄성계수 측정값을 제시하여 순환골재 적용의 확대 가능성을 제시하였다.
  • 기존의 굵은순환골재 콘크리트의 탄성계수 특성에 대한 연구가 주로 압축강도 20~40 MPa 범주에서 수행된 바와 같이, 굵은순환골재를 사용한 콘크리트의 파괴계수에 대한 연구도 주로 압축강도 20~40 MPa 범주에서 수행되었다. 반면에, 이 연구에서는 압축강도 40~60 MPa 범주에서의 파괴계수 측정값을 나타내어 순환골재 적용의 확대 가능성을 제시하였다.
  • 기존 순환골재의 낮은 품질로 인해 압축강도 20~40 MPa의 순환골재 콘크리트 연구가 주를 이루어 진행되었지만, 순환골재 생산과정에서의 추가 공정 및 개선된 공정으로 인해 고품질의 순환골재 생산이 가능해졌다. 순환골재의 활용증대를 도모하기 위해 본 실험에서는 압축강도 40~60 MPa의 고강도 순환골재 콘크리트의 재료 특성을 파악하고자 하였다.
  • 이 연구에서는 굵은순환골재를 사용하여 설계압축강도 40 MPa 이상의 콘크리트의 재료특성 실험을 토대로 순환골재 콘크리트의 기본적 역학특성을 파악하였으며, 주요결론은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순환골재의 치환율이 증가할수록 콘크리트 압축강도는 어떻게 변하는가? 순환골재의 치환율이 증가할수록 콘크리트 압축강도는 감소한다. F45 시리즈의 경우, 일반골재 콘크리트(치환율=0%)의 압축강도는 50.
건설용 골재 생산을 위한 석산 개발은 주위의 환경과 밀접한 연관성이 있어 제한을 받고 있는 문제를 해결하기 위한 방안은? 또한, 강모래와 강자갈의 고갈로 인해 석산으로부터 골재를 수급하고 있는 상황이며, 건설용 골재 생산을 위한 석산 개발은 주위의 환경과 밀접한 연관성이 있어 제한을 받고 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한대안의 하나로서 건설폐기물에서 생산한 순환골재의 재활용 확대가 바람직하며, 이에 대한 심도있는 연구가 필요한 상황이다.4-5)
건설폐기물의 증가는 어떤 문제를 야기시키고 있는가? 1970~80년대에 건설된 콘크리트 구조물은 노후화되어 폐기과정에서 발생하는 건설폐기물의 비율이 점차 증가하고 있다. 이러한 건설폐기물의 증가는 최종 매립장의 증설 부담을 가중시키는 원인으로 작용하고 있으며, 기존 매립지는 포화상태가 되어 신규 매립지를 부설하기 위해서는 매립지 선정에 있어 사회적인 문제가 발생 하는 상황에 도달하였다.1-3)
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참고문헌 (25)

  1. Kim, K.H., Shin, M.S., Kong, Y.S., and Cha, S.W., "Effect of Fly Ash on Rheology and Strength of Recycled Aggregate Concrete", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.25, No.2, 2013, pp.241-250. 

  2. Kim, S.W., Na, D.S., Lee, D.W., and Kim, B.K., "An Experimental Study on the Strength Properties of the Recycling Aggregate Concrete by Curing Condition", Proceedings of Korea Concrete Institute, 1996, pp.24-30. 

  3. Choi, H.B., Shin, Y.S., An, S.H., Chung, H.S., and Kang, K.I., "A Properties and Durability of Recycled Aggregate Concrete", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.23, No.9, 2007, pp.125-132. 

  4. Lee, Y.O., Jeon, E., Yun, H.D., Choi, K.S., Bae, G.S., and Kim, K.H., "The Property of Compressive Strength according to Replacement Ratio of Recycled Aggregate", Proceedings of Korea Concrete Institute, 2009, pp.219-220. 

  5. Jang, J.Y., Jin, J.H., Cho, G.T., Nam, Y.K., and Jeon, C.K., "Strength Characteristics of Recycled Concrete by Recycled Aggregate in Incheon Area Waste Concrete", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.15, No.2, 2003, pp.197-208. 

  6. Corinaldesi, V., "Mechanical and Elastic Behaviour of Concretes Made of Recycled-Concrete Coarse Aggregates", Construction and Building Materials, Vol.24, 2010, pp.1616-1620. 

  7. Huda, S.B., and Alam, M.S., "Mechanical Behavior of Three Generations of 100% Repeated Recycled Coarse Aggregate Concrete", Construction and Building Materials, Vol.65, 2014, pp.574-582. 

  8. Evangelista, L., and de Brito, J., "Mechanical Behaviour of Concrete Made with Fine Recycled Concrete Aggregates", Cement & Concrete Composites, Vol.29, 2007, pp.397-401. 

  9. Younis, K.H., and Pilakoutas, K., "Strength Prediction Model and Methods for Improving Recycled Aggregate Concrete", Construction and Building Materials, Vol.49, 2013, pp.688-701. 

  10. Gayarre, F.L., Perez, C.L.C., Lopez, M.A.S., and Cabo, A.D., "The Effect of Curing Conditions on the Compressive Strength of Recycled Aggregate Concrete", Construction and Building Materials, Vol.53, 2014, pp.260-266. 

  11. Korea Concrete Institute (KCI) "Standard Specifications for Structural Concrete", Korea Concrete Institute, 2009. 

  12. Chung, H.S., Yang, K.H., and Kim, H.H., "The Influence of the Quality and the Replacement Level of Recycled Aggregate on the Mechanical Properties of Concrete", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.22, No.6, 2006, pp.71-78. 

  13. Lee, M.K., and Youn, G.H., "Mechanical Properties of Recycled Aggregate Concrete", Proceedings of Korea Concrete Institute, 1999, pp.119-122. 

  14. Jeon, E., Yun, H.D., Ji, S.G., Choi, K.S., You, Y.C., and Kim, K.H., "Mechanical Properties of Ready-Mixed Concrete with Recycled Coarse Aggregates", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.25, No.8, 2009, pp.103-110. 

  15. Kim, K.W., Li, X.F., Choi, Y.K., Cho, H.W., and Jung, K.D., "Variation of Strength Characteristics of Recycled Concrete due to Different Recycled Aggregate Contents", Proceedings of Korea Concrete Institute, 1996, pp.32-36. 

  16. Sim, J.S., Park, C., Park, S.J., and Lee, H.C., "Characterization of Compressive Strength and Elastic Modulus of Recycled Aggregate Concrete with Respect to Replacement Ratios", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.26, No.1a, 2006, pp.213-218. 

  17. Choi, M.S., Shin, S.W., Lee, K.S., Ahn, J.M., Kang, H., and Jung, J., "Mechanical Properties of Recycled Aggregate Concrete", Proceedings of Korea Concrete Institute, 2005, pp.89-92. 

  18. Kim, M.H., Lee, B.H., Kim, J.M., and Lee, S.S., "A Fundamental Study on the Applicability of Construction of Recycled Aggregate Concrete(I)", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.9, No.8, 1993, pp.201-211. 

  19. Lee, M.K., Kim, K.S., Lee, K.H., and Jung, S.H., "Strength of Recycled Concrete with Furnace Slag Cement under Steam Curing Condition", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.17, No.4, 2005, pp.613-620. 

  20. KS F 2573, Recycled Aggregate for Concrete, Korean Agency for Technology and Standards, 2011. 

  21. KS F 2526, Concrete Aggregate, Korean Agency for Technology and Standards, 2012. 

  22. Korea Concrete Institute (KCI) "Specifications for Structural Concrete", Korea Concrete Institute, 2012. 

  23. American Concrete Institute (ACI). "Building code requirements for structural concrete and commentary", Report ACI 318-11, American Concrete Institute, 2011. 

  24. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), "AASHTO LRFD Bridge Design Specifications", American Association of State Highway and Transportation Officials, 2014. 

  25. International Federation for Structural Concrete (fib), "Model Code 2010", 2010, fib. 

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