OBJECTIVES : This study is to develop the optimum mixing proportions for cement concrete pavement with using recycled aggregates. METHODS : The mixture varied recycled coarse aggregates content from 50 % to 100 % to replace the natural coarse aggregates by weight. Tests for fundamental properties as...
OBJECTIVES : This study is to develop the optimum mixing proportions for cement concrete pavement with using recycled aggregates. METHODS : The mixture varied recycled coarse aggregates content from 50 % to 100 % to replace the natural coarse aggregates by weight. Tests for fundamental properties as a cement concrete pavement were conducted before and after hardening of the concrete. RESULTS : It was found that the variation in the amount of the recycled aggregate affected the compressive and flexural strength development, as well as the chloride ion penetration resistance. As the amount of the recycled aggregate content increased the compressive and flexural strength and the resistance to chloride ion penetration decreased. However, the resistance to freeze-thaw reaction was affected significantly. In addition, the gradation of the aggregate became worse and hence so did the coarseness factor as the recycled aggregate amount increased. CONCLUSIONS : The fundamental properties of the concrete with recycled aggregate does not seem to be appropriate when the recycled aggregate quality is not guaranteed up to a some level and its replacement ratio is over 50%. The optimized gradation of the aggregates should also be sought when the recycled aggregate is used for the cement concrete pavement materials.
OBJECTIVES : This study is to develop the optimum mixing proportions for cement concrete pavement with using recycled aggregates. METHODS : The mixture varied recycled coarse aggregates content from 50 % to 100 % to replace the natural coarse aggregates by weight. Tests for fundamental properties as a cement concrete pavement were conducted before and after hardening of the concrete. RESULTS : It was found that the variation in the amount of the recycled aggregate affected the compressive and flexural strength development, as well as the chloride ion penetration resistance. As the amount of the recycled aggregate content increased the compressive and flexural strength and the resistance to chloride ion penetration decreased. However, the resistance to freeze-thaw reaction was affected significantly. In addition, the gradation of the aggregate became worse and hence so did the coarseness factor as the recycled aggregate amount increased. CONCLUSIONS : The fundamental properties of the concrete with recycled aggregate does not seem to be appropriate when the recycled aggregate quality is not guaranteed up to a some level and its replacement ratio is over 50%. The optimized gradation of the aggregates should also be sought when the recycled aggregate is used for the cement concrete pavement materials.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 순환골재를 활용한 포장용 콘크리트의 개발을 위한 실험적 연구의 일환으로, 순환골재의 치환에 따른 경화 전·후의 역학적 특성 및 내구 특성을 분석하고자 한다.
후)경화전·후의">경화 전·후의 역학적 특성 및 내구 특성을 분석하고자 한다. 또한 고강도 및 고내구성을 확보할 수 있는 최적배합 도출을 위해 골재의 최적입도(Optimized Aggregate Gradation, OAG)를 분석하고자 한다.
45 Power Chart 의 3가지 방법이 대표적이다. 본 연구에서는 순환골재 치환 콘크리트의 굵은골재와 잔골재의 합성입도를 Workability-Coarseness Factor Chart를 통하여 검토하고, 이에 따른 최적입도를 분석하고자 한다(Jeon Sung Il et al., 2012).
본 연구에서는 순환골재를 활용한 시멘트콘크리트의 염소이온 침투에 대한 저항성을 평가하였다. 콘크리트
본 연구에서는 순환골재를 활용한 포장용 콘크리트 개발의 일환으로 순환골재 치환 포장용 콘크리트의 최적배합 도출을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 이에 따른 결론은 다음과 같다.
제안 방법
후)각 주형">각주형 시험체를 각 변수별 2개씩 제작하여 14일간 양생을 진행하였으며, KS F 2456의 Type B 기중 급속 동결 후 수중 융해 시험 방법에 따라 동결융해에 대한 저항성을 분석하였다. 또한 KS F 2337에 따라 매 30Cycle마다 300Cycle까지
후)보호용도 도막제">보호용 도막제를 코팅하였다. 도막제 코팅 후, 확산셀을 구성하여 실험을 실시하였다.
후)동결 융해에">동결융해에 대한 저항성을 분석하였다. 또한 KS F 2337에 따라 매 30Cycle마다 300Cycle까지 동탄 성계수를 측정하여 상대동탄성계수를 측정하였다.
또한 상대습도 50% 및 23±2℃를 유지하는 항온 항습실 내에서 습윤양생을 실시하였다.
본 연구에는 D사에서 생산하는 공기연행제를 사용하였다. 주성분은 VINSOL계로 콘크리트 도로 및 활주로, 동해를 쉽게 받는 구조물, 입도가 불량한 골재 사용 시, 레미콘 및 일반
본 연구에서는 D사에서 생산하는 폴리카르본산계 고성능 AE 감수제를 사용하였으며, 순환골재 사용으로 인하여 콘크리트의 건조수축에 의한 균열, slump loss 등과 같은 문제점이 발생할 수 있어 그에 맞는 고성능 AE 감수제를 사용하였다.
본 연구에서는 경화 전 콘크리트 특성으로 슬럼프, 공기량 및 단위용적질량 실험을 수행하였다. 슬럼프의 경우, 각 변수별 배합에 대하여
본 연구에서는 순환골재를 혼입하지 않은 Plain 변수를 포함하여 순환골재를 50%에서 100%까지 10%씩 증가시켜 중량 치환한 변수에 대하여 배합을 수행하였다. 또한 본 연구에서 사용한 배합표는 한국도로공사에서 제시하는 시멘트 콘크리트
순환골재를 활용한 콘크리트의 동결융해 저항성 실험은 실내 실험으로 급속 반복 동결 및 융해를 통하여 콘크리트의 내동해성을 평가하였다.
실린더 공시체를 콘크리트 시료절단기를 이용하여 두께 50±3mm로 절단하고, 수분 증발을 억제하기 위하여 절단된 시편 테두리에 콘크리트 보호용 도막제를 코팅하였다.
후)압축 강도">압축강도 측정을 위하여 KS F 2403에 의거하여 Ø100×200mm의 실린더 시험체를 제작하였다. 제작된 시험체는 재령 7일 및 28일에 KS F 2405에 따라 변수별 각각 3개씩 압축강도를 측정하였다. 또한 상대습도 50% 및 23±2℃를 유지하는
대상 데이터
또한 본 연구에서 사용한 순환골재는 발생된 건설폐기물을 재활용하여 생산한 순환굵은골재 25mm 및 순환잔골재를 사용하였다. 사
본 연구에서는 각 변수별 압축강도 측정을 위하여 KS F 2403에 의거하여 Ø100×200mm의 실린더 시험체를 제작하였다.
본 연구에서는 강원도 삼척 인근의 골재원에서 채취한 굵은골재 최대치수 25mm 및 잔골재를 사용하였으며, 물리적 특성은 Table 3 및 Table 4와 같다.
본 연구에서는 국내 S사에서 생산하는 1종 보통포틀랜드시멘트를 사용하였다. Table 1과 Table 2는
후)순환굵은 골재">순환굵은골재 25mm 및 순환잔골재를 사용하였다. 사용 순환골재는 특수 개발된 기계장비의 세척과정을 통하여 이물질을 제거하였다. 사
후)쪼갬인장 강도를">쪼갬인장강도를 측정하였다. 사용된 시험체는 압축강도 시험체와 동일하게 KS F 2403에 의거하여 제작된 실린더 시험체를 활용하였다.
이론/모형
후)단위용적 질량의">단위용적질량의 경우, KS F 2409의 실험방법에 의거하여 각 변수별 단위용적질량을 측정하였다.
또한 공기량의 경우, 도로공사 표준시방서(2015)에서 제시하고 있는 목표 공기량 5.5±1.5%를 만족하기 위하여 KS F 2421에 따라 각 별수별 공기량을 측정하였다.
후)중량치환한">중량 치환한 변수에 대하여 배합을 수행하였다. 또한 본 연구에서 사용한 배합표는 한국도로공사에서 제시하는 시멘트 콘크리트 설계기준 배합비 개정(안)에 따라 배합설계를 진행하였다.
본 연구에서는 도로포장의 성능 점검 기준 중 하나인 휨강도를 측정하였다. 휨강도 시험체는 KS F 2403에 의거하여 100×100×400mm의
후)단위용적 질량">단위용적질량 실험을 수행하였다. 슬럼프의 경우, 각 변수별 배합에 대하여 경화 전 콘크리트 특성으로 워커빌리티 측정을 위하여 KS F 2402의 콘크리트의 슬럼프 시험 방법에 의거하여 수행하였다.
후)쪼갬인장 강도는">쪼갬인장강도는 KS F 2423에 의거하여 수행하였으며, 압축강도 실험과 마찬가지로 재령 7일 및 28일에각 변수별 3개씩 쪼갬인장강도를 측정하였다. 사용된 시험체는
콘크리트 염소이온침투 저항성 시험은 ASTM C 1202 Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration에 의거하여 실시하였으며, 각 배합변수별 Ø100×200mm 시험용 공시체를 제작하여 재령 28일에 실험을 진행하였다.
휨강도 시험체는 KS F 2403에 의거하여 100×100×400mm의 각주형 시험체를 활용하였으며, KS F 2408에 따라 4점 재하 시험방법을 통하여 재령 7일 및 28일에 휨강도를 측정하였다.
성능/효과
1. 경화 전 특성 실험결과, 순환골재 치환율 변화에 따른 슬럼프 및 공기량은 도로공사 표준시방서에서 제시하는 목표치는 모두 만족하는 것을 알 수 있었다.
후)2.압축강도">2. 압축강도 실험결과, Plain 변수를 비롯한 순환골재 치환율 50% 및 60% 변수에서는 30MPa를 상회하는 수준의 우수한 압축강도 값을 나타내었으며, 이는 쪼갬인장강도 실험결과에서도 순환골재 치환율 60%까지의 인장강도 값이 우수한 것을 알 수 있었다.
후)3.휨 강도">3. 휨강도 실험결과, 순환골재 치환율 60%까지 도로포장용 시멘트콘크리트 기준인 재령 28일에 4.5MPa 를 만족하는 것을 알 수 있었다. 순환골재를 70% 이상 치환한 변수에서는 순환골재 사용이 증가함에 따라 강
후)4.이와">4. 이와 같이 순환골재 치환율 증가에 따른 강도의 감소 요인은 양질의 순환골재가 아닌 부착 모르타르를 제거하지 않은 저품질의 순환골재의 사용으로 인하여 시멘트 모르타르와 골재 계면에서의 부착력 저하가 크게 작용한 것으로 판단된다.
후)5.내구성">5. 내구성 실험결과, 동결융해 저항성의 경우 모든 변수에서 90%를 상회하는 수준의 우수한 결과를 나타내었다. 이는 혼화제의 사용으로 인하여 고르게 형성된
후)6.순환골재">6. 순환골재 치환율에 따른 염소이온침투 저항성의 경우, 치환율이 증가함에 따라 염소이온침투 저항성이 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 저품질의 순환골재 사용으로 인하여 골재 자체의 비중이 낮고, 흡수율이 높은 것이 가장 큰 원인으로 판단된다.
후)7.저품질의">7. 저품질의 순환골재 사용에 따른 경제성 콘크리트 배합설계를 위하여 골재최적입도를 분석한 결과, 순환 골재 치환이 골재최적입도 형성에 적합하지 않은 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 굵은 골재 및 잔골재의
공기량 실험결과, Plain 변수를 포함한 모든 변수에서 6% 전후의 공기량을 확보함과 동시에 목표 공기량인 5.5±1.5%를 모두 만족하는 것으로 분석되었다.
후)단위용적 질량">단위용적질량 실험결과, 모든 변수에서 2,200kg/㎥ 전후의 값을 나타내었으며, 이는 일반적으로 알고 있는 무근콘크리트의 단위용적질량인 2,300kg/㎥과 비슷한 수준의 단위용적질량 값을 나타내었다.
후)동결 융해">동결융해 저항성 실험결과, 순환골재를 치환하지 않은 Plain 변수를 포함한 모든 변수에서 300Cycle에 상대동탄성계수가 90% 이상을 상회하는 수준으로 분석되었다. 이는 공기량
8MPa 수준으로 높은 압축강도 값을 나타내었다. 또한 순환골재 치환율 증가에 따른 압축강도는 재령에 관계없이 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 순환골재 표면의
후)최적 입도에서">최적입도에서 점점 멀어진다고 판단할 수 있다. 또한 순환골재 치환율 증가와 함께 골재의 거칠기 정도가 Rocky한 형태로 변화하는 것을 알 수 있었다. 이는 실제 실험에 사용한 순환골재의 입도가 고르지 않으며,
또한 순환골재 치환을 90% 이상 치환한 R90 및 R100 변수의 경우, 4,000 쿨롱 이상의 통과전하량 값을 나타내어 염소이온 침투성이 “높은”으로 분석되었다.
후)압축 강도와">압축강도와 마찬가지로 순환골재의 치환율이 증가할수록 강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 순환골재의 치환율이 증가할수록 재령 차이에 따른 쪼갬인장강도의 차이는 크지 않은 것을 알 수 있었다. 이는 콘크리트 배합에 있어
8MPa 수준으로 분석되었다. 또한 재령 7일에서 순환골재 치환에 따른 휨강도의 차이는 미미한 수준으로 분석되었으며, 재령 28일에서의 휨강도는 순환골재의 치환율이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 순환골재 치환 50% 및 60%
또한 재령 7일에서 순환골재 치환에 따른 휨강도의 차이는 미미한 수준으로 분석되었으며, 재령 28일에서의 휨강도는 순환골재의 치환율이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 순환골재 치환 50% 및 60% 변수에 서는 고속도로공사 전문시방서(2012)에서 제시하는 재령 28일에 휨강도 4.5MPa를 만족하는 것으로 분석되었다.
순환골재 치환 50%에서 80%를 치환한 변수에서는 2,000 쿨롱 이상, 4,000 쿨롱 이하의 통과전하량 값을 나타내어 ASTM C 1202에서 제시하고 있는 염소이온 침투성이 “보통”으로 분석되었다.
후)실험 결과,">실험결과, 모든 변수에서 도로공사 표준시방서(2015)에서 제시하는 슬럼프 10~60mm를 모두 만족하는 것으로 분석되었다. 순환골재 치환에 따라 순환골재의 부착모르타르가 배합수를 흡수하여 슬럼프로스가 발생할 것으로 예상하였으나, Plain 변수를 비롯하여 순환골재 치환에 따른 슬럼프 차이는 미미한 수준으로 분석되었다. 이는 고성능 AE 감수제의 사용으로 슬럼프로스에 대한 영향이 적은 것을 알 수 있었다.
5MPa 를 만족하는 것을 알 수 있었다. 순환골재를 70% 이상 치환한 변수에서는 순환골재 사용이 증가함에 따라 강도감소의 폭이 크게 나타났으며, 이는 압축강도 및 인장강도 결과에서도 비슷한 경향의 수준으로 나타난 것을 알 수 있었다.
후)실험 결과를">실험결과를 비교하고 있다. 순환골재를 치환한 도로포장용 콘크리트의 슬럼프 실험결과, 모든 변수에서 도로공사 표준시방서(2015)에서 제시하는 슬럼프 10~60mm를 모두 만족하는 것으로 분석되었다. 순환골재 치환에 따라 순환골재의
후)압축 강도">압축강도 실험결과, 순환골재를 치환하지 않은 Plain 변수의 재령 7일 압축강도는 22.1MPa, 재령 28일 압축강도는 32.8MPa 수준으로 높은 압축강도 값을 나타내었다. 또한 순환골재 치환율 증가에 따른
후)염소이온 침투">염소이온침투 저항성 실험결과를 바탕으로 순환골재 치환율이 증가함에 따라 염소이온 침투에 대한 저항성 능은 감소하는 경향을 나타내었으며, 이는 순환골재 치환율 증가에 따른 압축강도 감소와도 관련이 있는 것으로 판단된다. 또한 순환골재의 치환이 콘크리트 내구성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 사료되며, 콘크리트의 내구성을 보다 긍정적으로 도출하기 위해서는 다양한 배합설계와 그에 따른 추가적인 내구성 실험이
2MPa 수준으로 분석되었다. 쪼갬인장강도 결과 역시 압축강도와 마찬가지로 순환골재의 치환율이 증가할수록 강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 순환골재의 치환율이 증가할수록
후)실험 결과를">실험결과를 비교하고 있다. 쪼갬인장강도 실험결과, 순환 골재를 치환하지 않은 Plain 변수의 재령 7일 쪼갬인장강도는 2.0MPa, 재령 28일 쪼갬인장강도는 3.2MPa 수준으로 분석되었다. 쪼갬인장강도 결과 역시
후)배합설계연구">배합설계 연구 및 도입이 증가하는 추세이다. 최적골재입도 분석을 통하여 단위결합재양과 AE제의 감소 및 초기 비용의 감소, 단위수량의 감소로 인한 수축에 의해 발생되는 균열 저감 효과의 장점을 가질 수 있으며, 시공성 및 내구성 증진효과를 증진시킬 수 있다.
후)과전 하량">과전하량 값을 나타내어 ASTM C 1202에서 제시하고 있는 염소이온 침투성이 “보통”으로 분석되었다. 하지만 순환골재를 60% 초과하여 치환한 변수인 R70 및 R80 변수에서 3,000 이상의 다소 높은 통과전하량 값을 나타낸 것을 알 수 있었다. 또한
후)휨 강도">휨강도 실험결과, 순환골재를 치환하지 않은 Plain 변수의 재령 7일 휨강도는 3.9MPa, 재령 28일 휨강도는 4.8MPa 수준으로 분석되었다. 또한 재령 7일에서 순환골재 치환에 따른 휨강도의 차이는 미미한 수준으로 분석되었으며, 재령 28일에서의 휨강도는 순환골재의 치환율이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
후속연구
후)8.도로포장을">8. 도로포장을 포함한 구조용 콘크리트에 순환골재의 저변 확대를 위해서는 추가적인 역학적, 내구실험을 통하여 천연골재를 대체할 수 있는 순환골재의 경제적 사용량의 검토가 필요할 것으로 사료된다.
후)입도 분포를">입도분포를 조절하여 보다 양질의 콘크리트를 생산할 수 있는 기반으로 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 Coarseness Factor Chart뿐만 아니라 최적골재입도의 적정성을 평가할 수 있는 Percent Combined Aggregate Retained Chart 및 0.45 Power Chart를 활용하여 보다 경제적인 콘크리트 배합설계를 도출할 수 있는 것으로 기대한다.
후)압축 강도">압축강도 감소와도 관련이 있는 것으로 판단된다. 또한 순환골재의 치환이 콘크리트 내구성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 사료되며, 콘크리트의 내구성을 보다 긍정적으로 도출하기 위해서는 다양한 배합설계와 그에 따른 추가적인 내구성 실험이 동반 되어야 한다고 판단된다.
이를 위해서 우선적으로 순환골재의 품질관리가 철저히 이루어져야 한다. 이러한 순환골재를 활용하여 포장용 콘크리트에 적용함으로써 포장용 콘크리트의 실험적 연구를 바탕으로 순환골재가 천연골재를 대체할 수 있는 가장 적합한 대체자원이라는 것을 규명하여 순환골재의 고부가가치 재활용 골재로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
후)골재최적 입도">골재최적입도 형성에 적합하지 않은 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 굵은 골재 및 잔골재의 혼합 비율을 도출하여 콘크리트 배합설계에 적용함이 바람직할 것으로 판단된다.
이와 같은 결과를 바탕으로 Coarseness Factor Chart 분석을 통하여 사용 골재의 입도분포를 조절하여 보다 양질의 콘크리트를 생산할 수 있는 기반으로 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 Coarseness Factor Chart뿐만 아니라
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
순환골재 치환 포장용 콘크리트의 최적배합 도출을 위한 실험에서 경화전 특성 실험결과로 알 수 있는 것은?
1. 경화 전 특성 실험결과, 순환골재 치환율 변화에 따른 슬럼프 및 공기량은 도로공사 표준시방서에서 제시하는 목표치는 모두 만족하는 것을 알 수 있었다.
건설분야에서 골재의 역할은?
건설분야에서의 골재는 콘크리트 및 아스팔트 생산에 많은 부분을 차지할 뿐만 아니라, 성토 및 복토 등 매우 광범위하게 사용되고 있는 필수적인 건설재료이다. 하지만 외국에 비해 국토면적이 상대적으로 작은 우리나라는 골재채취가 가능한 지역이 한정되어 있어 그 양 또한 제한적이라 할 수 있다.
순환골재 치환율 증가에 따른 강도의 감소 요인은 무엇 때문으로 판단되는가?
4. 이와 같이 순환골재 치환율 증가에 따른 강도의 감소 요인은 양질의 순환골재가 아닌 부착 모르타르를 제거하지 않은 저품질의 순환골재의 사용으로 인하여 시멘트 모르타르와 골재 계면에서의 부착력 저하가 크게 작용한 것으로 판단된다.
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