건설폐기물은 과거 10년 동안 큰 변동 없이 배출량이 지속되고 있는 반면, 순환자원으로의 활용은 매립과 뒤채움재, 도로기층이나 보조기층 등 주로 저급 골재로의 사용으로 국한되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 순환잔골재의 다량 활용을 위한 방안으로 콘크리트 2차 제품의 잔골재 대체재로써의 활용성에 대해 검토하고자 하였다. 접근 방법으로는 현장에서 사용되고 있는 건식과 습식 공정과 신속한 제품생산을 위해 적용하고 있는 증기양생을 적용하였다. 예비실험을 통해 각 배합방식별로 주요 실험변수들을 도출하였으며, 이를 통해 각 변수가 콘크리트 물성에 미치는 영향을 평가하였다. 순환잔골재의 대체효과에 대한 실험에서는 대체 비율이 높을수록 건식과 습식 모두 작업성 및 강도저하가 발생되었으며 그에 따른 저하량을 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 본 실험을 통해 다소 콘크리트 물성과 역학적 특성 저하가 나타나지만, 2차 콘크리트 제품의 구성재료로서 순환잔골재의 다량 활용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
건설폐기물은 과거 10년 동안 큰 변동 없이 배출량이 지속되고 있는 반면, 순환자원으로의 활용은 매립과 뒤채움재, 도로기층이나 보조기층 등 주로 저급 골재로의 사용으로 국한되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 순환잔골재의 다량 활용을 위한 방안으로 콘크리트 2차 제품의 잔골재 대체재로써의 활용성에 대해 검토하고자 하였다. 접근 방법으로는 현장에서 사용되고 있는 건식과 습식 공정과 신속한 제품생산을 위해 적용하고 있는 증기양생을 적용하였다. 예비실험을 통해 각 배합방식별로 주요 실험변수들을 도출하였으며, 이를 통해 각 변수가 콘크리트 물성에 미치는 영향을 평가하였다. 순환잔골재의 대체효과에 대한 실험에서는 대체 비율이 높을수록 건식과 습식 모두 작업성 및 강도저하가 발생되었으며 그에 따른 저하량을 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 본 실험을 통해 다소 콘크리트 물성과 역학적 특성 저하가 나타나지만, 2차 콘크리트 제품의 구성재료로서 순환잔골재의 다량 활용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
While the amount of construction waste has not been changed much in discharge for last 10 years, the recycled resources refined from construction waste have been mainly applied to low-leveled one such as reclamation, back-fill, road base or subbase and so on. Thus this study addresses the applicabil...
While the amount of construction waste has not been changed much in discharge for last 10 years, the recycled resources refined from construction waste have been mainly applied to low-leveled one such as reclamation, back-fill, road base or subbase and so on. Thus this study addresses the applicability of recycled fine aggregate as a replaceable material in precast concrete. To evaluate the possibility, both of dry and wet processes were adopted as well as steam curing, widely used in the field for rapid producing. Most important experimental parameters were driven through preliminary experiments and were evaluated in terms of concrete properties. It is found from aggregate-replacement tests that all of consistency and strengths of concrete were decreased as the ratio of recycled fine aggregate increased, and the amount of decrease can be estimated using proposed equations. Though the recycled fine aggregate showed a decrease of concrete properties more or less, the applicability in large volume as a constituent of precast product was well noted from experimental results.
While the amount of construction waste has not been changed much in discharge for last 10 years, the recycled resources refined from construction waste have been mainly applied to low-leveled one such as reclamation, back-fill, road base or subbase and so on. Thus this study addresses the applicability of recycled fine aggregate as a replaceable material in precast concrete. To evaluate the possibility, both of dry and wet processes were adopted as well as steam curing, widely used in the field for rapid producing. Most important experimental parameters were driven through preliminary experiments and were evaluated in terms of concrete properties. It is found from aggregate-replacement tests that all of consistency and strengths of concrete were decreased as the ratio of recycled fine aggregate increased, and the amount of decrease can be estimated using proposed equations. Though the recycled fine aggregate showed a decrease of concrete properties more or less, the applicability in large volume as a constituent of precast product was well noted from experimental results.
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문제 정의
본 연구에서는 순환잔골재의 다량 사용시 발생되는 문제점을 확인하고 그 활용성 여부를 확인하기 위하여 콘크리트 2차 제품에 대해 평가하기로 하였다. 먼저 현장에서 주로 사용되는 건식과 습식 공정을 채택하였으며, 제조 방법별 순환잔골재의 효과에 대해 알아보기로 하였다.
가설 설정
먼저 맨홀 제작과 같이 최소의 배합수를 적용하고 다짐대에서 진동다짐을 가한 후 곧바로 증기양생을 실시하는 건식방법과 일반 콘크리트 제작과 같이 컨시스턴시가 확보되도록 충분히 배합수를 적용하여 믹서기에서 믹싱한 후에 증기양생을 실시하는 습식방법에 대해 살펴보기로 하였다. 건식의 경우는 콘크리트설계기준압축강도를 45MPa로 하였고, 습식인 경우는 일반 수로관 제작에 사용되는 27MPa로 정하였다. Table 4는 순환잔골재의 대체 효과를 검토하기 이전에 최적의 콘크리트 배합 확보를 위해 각 방법별 실험변수를 나타낸 것이고, Table 5는 그에 따른 실험변수별 배합비를 나타낸 것이다.
제안 방법
순환골재의 다량 사용 측면에서 건식과 습식의 제조방법 모두 순환잔골재의 사용량이 증가할수록 슬럼프는 감소하고 공기량은 다소 증가하는 경향을 보이며, 이는 고성능감수제의 활용으로 조정이 가능할 것으로 판단된다. 또한 순환잔골재의 치환률이 증가할수록 압축강도와 휨강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 순환골재의 다량 사용에 따른 강도 저하 예측식을 제안하였다.
본 실험에서는 공장에서 콘크리트 2차 제품을 제작하기 위하여 사용하는 두 가지 공정 방법을 고려하였다. 먼저 맨홀 제작과 같이 최소의 배합수를 적용하고 다짐대에서 진동다짐을 가한 후 곧바로 증기양생을 실시하는 건식방법과 일반 콘크리트 제작과 같이 컨시스턴시가 확보되도록 충분히 배합수를 적용하여 믹서기에서 믹싱한 후에 증기양생을 실시하는 습식방법에 대해 살펴보기로 하였다. 건식의 경우는 콘크리트설계기준압축강도를 45MPa로 하였고, 습식인 경우는 일반 수로관 제작에 사용되는 27MPa로 정하였다.
본 연구에서는 순환잔골재의 다량 사용시 발생되는 문제점을 확인하고 그 활용성 여부를 확인하기 위하여 콘크리트 2차 제품에 대해 평가하기로 하였다. 먼저 현장에서 주로 사용되는 건식과 습식 공정을 채택하였으며, 제조 방법별 순환잔골재의 효과에 대해 알아보기로 하였다.
1 범위에 있음을 알 수 있다. 본 실험에 서는 관로형 순환잔골재의 혼입이 콘크리트 2차제품의 물성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 관로형 순환잔골재의 대체 혼입률을 0∼100%로 하여 실험변수를 적용하였다.
본 실험에서는 공장에서 콘크리트 2차 제품을 제작하기 위하여 사용하는 두 가지 공정 방법을 고려하였다. 먼저 맨홀 제작과 같이 최소의 배합수를 적용하고 다짐대에서 진동다짐을 가한 후 곧바로 증기양생을 실시하는 건식방법과 일반 콘크리트 제작과 같이 컨시스턴시가 확보되도록 충분히 배합수를 적용하여 믹서기에서 믹싱한 후에 증기양생을 실시하는 습식방법에 대해 살펴보기로 하였다.
순환골재의 다량활용을 위한 방안으로 본 연구에서는 콘크리트 2차 제품에서 사용되는 건식과 습식 공정을 사용하여 순환잔골재를 천연잔골재와 대체 적용함으로써 콘크리트의 성상과 역학적 평가를 통해 그 활용 가능성을 검토하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
예비실험을 통한 각 건식 및 습식배합에서 각 실험변수별로 콘크리트 성상에 미치는 영향을 검토함으로써 Table 6과 같이 각각의 방법별로 최적 배합비를 도출하였으며, 다음 과정으로 순환잔골재를 천연잔골재 대비 10%씩 대체하여 그에 따른 콘크리트 물성과 역학적 특성에 미치는 영향을 고찰하여 보았다.
대상 데이터
골재에 있어 천연 골재의 경우는 충남 S에서 생산되는 부순 굵은 골재와 강모래를 사용하였으며, KS F 2502 규정을 만족하는 것으로 나타났다. 사용된 굵은 골재와 잔골재의 물리적 특성은 Table 3과 같다.
실험에 사용한 시멘트는 KS L 5201을 만족하는 H사의 1종 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였으며 그 물리적 성질은 Table 2와 같다.
천연골재의 대체재로 사용되는 순환잔골재는 경기도 이천 소재 K사에서 생산하는 관로형 순환잔골재를 사용하였으며, 입경이 커서 KS F 2502의 최소 한계범위를 벗어났다. Fig.
성능/효과
1. 건식에 있어서 굳지 않은 상태에서 목표로 하는 물성값 확보를 위해서는 고성능감수제의 사용이 가능하며 강도증진에도 도움이 되는 것으로 나타났다. 실질적으로 강도 확보를 위해서는 물-시멘트비를 낮추는 것도 좋은 방법이지만, 잔골재율의 조정이 더 효과적일 수 있으므로 두 변수의 적정점을 찾는 것이 중요하다.
습식의 경우는 일반 콘크리트 제작에서 보는 바와 같이 목표 강도와 작업성 확보를 위해서는 물-시멘트비와 고성능 감수제의 활용이 중요하게 작용되었다. 건식에서는 증기 양생기간이 강도확보에 미치는 영향이 거의 없었으나, 습식의 경우는 양생 기간이 증가할수록 강도확보에 유리한 것으로 나타났다.
8%별로 도시한 것이다. 그림에서 보는 바와 같이, 고성능감수제의 사용량이 증가할수록 압축강도는 향상되는 것으로 나타났으며, 그 효과는 적용된 물-시멘트비와 잔골재율에 따라 다르게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 예를 들어 물-시멘트비 32.
특히, 사용된 물-시멘트비의 정도에 따라 잔골재율의 효과는 차이가 크게 발생하며, 물-시멘트비를 낮출수록 잔골재율의 감소 효과가 크게 발생하였다. 따라서 목표강도 확보를 위해서는 물-시 멘트비 조절이외에도 잔골재율, 고성능감수제의 적절한 조정이 경제적이고 최적의 배합비 형성을 위해 필요하다는 것을 알 수 있다.
2% 정도의 고성능감수제의 적용이 요구된다. 따라서 습식 배합과 같이 건식의 경우도 굳지 않은 콘크리트의 기본 물성을 맞추기 위해서는 고성능감수제의 활용이 가능하며, 그 사용량을 조절함으로써 목표로 하는 물성치 확보가 가능하다는 것을 알 수 있다.
3. 순환골재의 다량 사용 측면에서 건식과 습식의 제조방법 모두 순환잔골재의 사용량이 증가할수록 슬럼프는 감소하고 공기량은 다소 증가하는 경향을 보이며, 이는 고성능감수제의 활용으로 조정이 가능할 것으로 판단된다. 또한 순환잔골재의 치환률이 증가할수록 압축강도와 휨강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 순환골재의 다량 사용에 따른 강도 저하 예측식을 제안하였다.
그러나 기대한 바와 달리 양생 방법에 따른 강도변화는 그리 크지 않으며 순환잔골재의 치환률과도 관계가 없는 것으로 나타났다. 증기양생 대비 수중양생시 압축 강도는 0.2%∼0.8%, 휨강도는 1.4%∼6.4%의 증진효과를 보였다.
실질적으로 강도 확보를 위해서는 물-시멘트비를 낮추는 것도 좋은 방법이지만, 잔골재율의 조정이 더 효과적일 수 있으므로 두 변수의 적정점을 찾는 것이 중요하다. 증기양생 적용시간은 제시된 수준에서는 큰 영향이 없는 것으로 확인되었다.
4. 증기양생보다는 수중양생을 실시하는 것이 강도 확보 측면에서 유리하지만, 순환잔골재 치환률의 증가에 따른 강도변화의 차이는 크지 않는 것으로 나타났다. 증기양생을 통한 수중양생 강도 예측은 일반적으로 통용되는 계수를 사용하여도 무방할 것으로 판단된다.
2%이상 적용하여야 하였으나, 잔골재율을 40%로 낮출 경우에는 고성능감수 제의 적용량을 1%로 낮추어도 45MPa를 상회하는 것으로 나타났다. 특히, 사용된 물-시멘트비의 정도에 따라 잔골재율의 효과는 차이가 크게 발생하며, 물-시멘트비를 낮출수록 잔골재율의 감소 효과가 크게 발생하였다. 따라서 목표강도 확보를 위해서는 물-시 멘트비 조절이외에도 잔골재율, 고성능감수제의 적절한 조정이 경제적이고 최적의 배합비 형성을 위해 필요하다는 것을 알 수 있다.
후속연구
9는 순환잔골재 치환에 따른 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프와 공기량 변화를 도시한 것으로, 그림에서 보는 바와 같이 순환잔골재의 치환률이 증가할수록 슬럼프 저하와 다소의 공기량 증가가 나타났다. 따라서 순환잔골재의 대체량을 증가시킬수록 목표로 하는 슬럼프를 맞추기 위해서는 고성능감수제의 추가 사용이 필요하다는 것을 알 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 건설폐기물 발생현황은 어떠한가?
국내 건설폐기물 발생현황을 살펴보면, 2013년도 건설폐기물총 발생량은 67,219천톤으로 연도별로 다소 증감의 차이는 있지만, 과거 10년간 꾸준히 년간 6천만톤을 상회하는 것으로 나타났다 (KORAS 2015). 그러나 순환골재의 활용 측면에 있어서는 Table 1에 나타난 바와 같이 건설폐기물 발생량의 72.
순환자원으로써의 건설폐기물 사용은 어떻게 이루어졌는가?
건설폐기물은 과거 10년 동안 큰 변동 없이 배출량이 지속되고 있는 반면, 순환자원으로의 활용은 매립과 뒤채움재, 도로기층이나 보조기층 등 주로 저급 골재로의 사용으로 국한되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 순환잔골재의 다량 활용을 위한 방안으로 콘크리트 2차 제품의 잔골재 대체재로써의 활용성에 대해 검토하고자 하였다.
공장에서 콘크리트 2차 제품을 제작하기 위하여 사용하는 두 가지 공정 방법은 무엇인가?
본 실험에서는 공장에서 콘크리트 2차 제품을 제작하기 위하여 사용하는 두 가지 공정 방법을 고려하였다. 먼저 맨홀 제작과 같이 최소의 배합수를 적용하고 다짐대에서 진동다짐을 가한 후 곧바로 증기양생을 실시하는 건식방법과 일반 콘크리트 제작과 같이 컨시스턴시가 확보되도록 충분히 배합수를 적용하여 믹서기에서 믹싱한 후에 증기양생을 실시하는 습식방법에 대해 살펴보기로 하였다. 건식의 경우는 콘크리트설계기준압축강도를 45MPa로 하였고, 습식인 경우는 일반 수로관 제작에 사용되는 27MPa로 정하였다.
참고문헌 (9)
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