이 연구에서는 순환굵은골재와 플라이애시를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수의 역학적 특성을 연구하였다. 실험변수로써 굵은순환골재의 치환율과 플라이애시 치환율을 고려하였다. 실험에서 고려된 순환굵은골재의 치환율은 0, 30, 50 및 70%이고, 플라이애시 치환율은 0, 15 및 30%이다. 실험변수에 따른 순환골재 콘크리트의 7일, 28일 및 91일 재령의 압축강도와 탄성계수 특성을 분석하였다. 플라이애시를 혼입하지 않은 콘크리트의 압축강도와 탄성계수에 비해 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 압축강도와 탄성계수 감소효과는 뚜렷하게 나타난다. 따라서 순환골재콘크리트에서 30%이하 수준의 플라이애시의 혼입이 역학적 특성 측면에서 적정하다고 판단된다.
이 연구에서는 순환굵은골재와 플라이애시를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수의 역학적 특성을 연구하였다. 실험변수로써 굵은순환골재의 치환율과 플라이애시 치환율을 고려하였다. 실험에서 고려된 순환굵은골재의 치환율은 0, 30, 50 및 70%이고, 플라이애시 치환율은 0, 15 및 30%이다. 실험변수에 따른 순환골재 콘크리트의 7일, 28일 및 91일 재령의 압축강도와 탄성계수 특성을 분석하였다. 플라이애시를 혼입하지 않은 콘크리트의 압축강도와 탄성계수에 비해 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 압축강도와 탄성계수 감소효과는 뚜렷하게 나타난다. 따라서 순환골재콘크리트에서 30%이하 수준의 플라이애시의 혼입이 역학적 특성 측면에서 적정하다고 판단된다.
The mechanical properties such as compressive strength and elastic modulus of recycled aggregate concrete containing fly ash are investigated in this study. The experimental parameters were replacement ratio of recycled coarse aggregate(RCA) and fly ash. Replacement ratio of RCA was 0, 30, 50, and 7...
The mechanical properties such as compressive strength and elastic modulus of recycled aggregate concrete containing fly ash are investigated in this study. The experimental parameters were replacement ratio of recycled coarse aggregate(RCA) and fly ash. Replacement ratio of RCA was 0, 30, 50, and 70% and replacement ratio of fly ash was 0, 15, 30%. The experimental results were extensively discussed about compressive strength and elastic modulus of concrete at ages of 7, 28 and 91 days. Compared with concrete not containing fly ash, the decrease of compressive strength and elastic modulus of concrete containing fly ash with the replacement ratio of 30% was significant. Therefore, the test results represented that the fly ash replacement ratio of less than 30% was favorable in terms of mechanical properties of recycled coarse aggregate concrete.
The mechanical properties such as compressive strength and elastic modulus of recycled aggregate concrete containing fly ash are investigated in this study. The experimental parameters were replacement ratio of recycled coarse aggregate(RCA) and fly ash. Replacement ratio of RCA was 0, 30, 50, and 70% and replacement ratio of fly ash was 0, 15, 30%. The experimental results were extensively discussed about compressive strength and elastic modulus of concrete at ages of 7, 28 and 91 days. Compared with concrete not containing fly ash, the decrease of compressive strength and elastic modulus of concrete containing fly ash with the replacement ratio of 30% was significant. Therefore, the test results represented that the fly ash replacement ratio of less than 30% was favorable in terms of mechanical properties of recycled coarse aggregate concrete.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 순환굵은골재를 사용하는 콘크리트의 적용성을 확대하기 위해 순환굵은골재와 플라이애시를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수의 기본적인 역학적 특성을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 이 연구의 실험결과는 플라이애시를 포함하는 순환골재 콘크리트의 성능평가와 구조물 적용을 위한 유용한 기초자료로 활용될 수 있다.
이 연구에서는 플라이애시를 혼입한 순환골재콘크리트의 압축 강도와 탄성계수 특성을 파악하기 위한 기초실험연구를 수행하였으며, 주요결론은 다음과 같다.
제안 방법
1에 실험에 사용된 천연굵은골재와 순환굵은골재를 비교하여 나타내었다. KS F 2503을 적용하여 천연굵은골재와 순환굵은골재의 밀도와 흡수 율을 측정하였다. Table 1에 실험에 사용된 골재의 물성실험결과를 나타내었다.
압축강도 실험 시에 실린더 공시체에 3개의 LVDT를 설치하였으며, 하중재하 시에 변위를 측정하였다. 하중재하는 2,000kN 용 량의 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어 방식으로 하중을 재하하였다.
하중재하는 2,000kN 용 량의 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어 방식으로 하중을 재하하였다. 압축강도 실험을 통한 하중과 변위를 이용하여 압축강 도-변형률 곡선을 측정하였다. 압축응력-변형률 곡선에서 변형률이 0.
압축강도 실험을 통한 하중과 변위를 이용하여 압축강 도-변형률 곡선을 측정하였다. 압축응력-변형률 곡선에서 변형률이 0.00005인 점과 최대 하중의 40%에 해당하는 점의 선분의 기울기를 이용하여 탄성계수를 산정하였다.
양생완료된 시편에 대해서 2,000kN 용량의 만능시험기(UTM) 을 사용하여 재령 별 압축강도와 탄성계수를 측정하였다. 하중재하는 변위제어 방식으로 0.
직경이 100mm이고 높이가 200mm인 원주형 공시체를 제작하여 2일 동안 기건양생한 후에 몰드를 탈형하고 재령 28일과 91일 동안 수중양생을 각각 수행한 후 압축강도를 측정하였다.
압축강도 실험 시에 실린더 공시체에 3개의 LVDT를 설치하였으며, 하중재하 시에 변위를 측정하였다. 하중재하는 2,000kN 용 량의 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어 방식으로 하중을 재하하였다. 압축강도 실험을 통한 하중과 변위를 이용하여 압축강 도-변형률 곡선을 측정하였다.
대상 데이터
또한 순환굵은골재(RCA, recycled coarse aggregate)는 건설폐기물 콘크리트를 파쇄하여 생산한 최대직경 13mm 의 골재를 사용하였다. 굵은골재의 표면상태를 표면건조내부포화 (S.S.D.)상태로 하여 콘크리트 배합에 사용하였다. Fig.
배합에 사용된 천연잔골재는 직경 5mm 이하의 부순모래를 사용하였으며, 천연굵은골재는 최대직경 10mm의 쇄석을 사용하였다. 또한 순환굵은골재(RCA, recycled coarse aggregate)는 건설폐기물 콘크리트를 파쇄하여 생산한 최대직경 13mm 의 골재를 사용하였다. 굵은골재의 표면상태를 표면건조내부포화 (S.
보통포틀랜드시멘트와 플라이애시(FA, fly ash)를 기본 바인더로 사용하였다. 배합에 사용된 천연잔골재는 직경 5mm 이하의 부순모래를 사용하였으며, 천연굵은골재는 최대직경 10mm의 쇄석을 사용하였다. 또한 순환굵은골재(RCA, recycled coarse aggregate)는 건설폐기물 콘크리트를 파쇄하여 생산한 최대직경 13mm 의 골재를 사용하였다.
보통포틀랜드시멘트와 플라이애시(FA, fly ash)를 기본 바인더로 사용하였다. 배합에 사용된 천연잔골재는 직경 5mm 이하의 부순모래를 사용하였으며, 천연굵은골재는 최대직경 10mm의 쇄석을 사용하였다.
Table 3에 7일 압축강도, 28일 압축강도, 91일 압축강도 및 각 재령에서의 탄성계수 측정결과를 나타내었다. 측정 항목 별로 직경 100mm, 높이 200mm를 갖는 원주형 공시체 3개씩을 제작하였으며, 3개 시편의 실험결과 평균값을 나타내었다.
이는 순환골재의 표면에 부착되어 있는 모르타르에 기인한 것으로 판단된다. 폴리카르본산 계 고성능AE감수제를 혼화제로 사용하였다.
성능/효과
1. 플라이애시 치환율이 0%인 배합의 각 재령별 압축강도에 비해 플라이애시 치환율이 15%인 배합의 각 재령별 압축강도 감소효과는 뚜렷하지 않는 반면에, 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 압축강도 감소효과는 뚜렷하게 나타난다.
2. 플라이애시를 혼입한 배합의 순환골재 치환율에 의한 압축 강도 감소효과는 플라이애시를 혼입하지 않은 배합의 순환 골재 치환율에 의한 압축강도 감소효과보다 작게 나타낸다. 따라서 순환골재콘크리트에서 30%이하 수준의 플라이애시의 혼입은 압축강도 측면에서 적정하다고 판단된다.
3. 플라이애시 치환율이 0%인 배합의 각 재령별 탄성계수에 비해 플라이애시 치환율이 15%인 배합의 각 재령별 탄성계수 감소효과는 뚜렷하지 않은 반면에, 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 탄성계수 감소효과는 뚜렷한 것을 나타낸다.
4. 순환골재를 혼입하지 않은 콘크리트의 28일 및 91일 탄성계수에 대해 순환골재 치환율이 30%인 플라이애시 혼입 순환 골재콘크리트의 28일 및 91일 탄성계수는 뚜렷한 감소를 나타내지는 않는다. 반면에, 순환골재 치환율이 50%이상일 때 플라이애시 혼입 순환골재콘크리트의 28일 및 91일 탄성계 수는 전반적으로 뚜렷한 감소를 나타낸다.
구체적으로 실험결과를 살펴보면, 순환골재 혼입률이 30%인 경우, 플라이애시를 혼입하지 않은 배합의 28일 압축강도는 39.5MPa 이고, 플라이애시를 30% 혼입한 배합의 28일 압축강도는 30.9MPa 이다. 순환골재 혼입률이 50%인 경우, 플라이애시를 혼입하지 않은 배합의 28일 압축강도는 39.
반면에 플라이애시 치환율이 15%(FA15 시리즈)와 30%(FA30 시리즈)일 때, 순환골재 치환율이 증가할수록 압축강도는 감소하고 있으나 감소효과는 N시리즈에 비해 크지 않다. 구체적으로 실험결과를 살펴보면, 플라이애시 치환율이 15%(FA15 시리즈)일 때, 순환골재 혼입률이 0%일 때의 28일 압축강도는 41.2MPa이고, 순환골재 혼입률이 30, 50 및 70%일 때의 28일 압축강도는 각각 40.1, 37.8 및 37.7MPa이다. 또한 FA15 시리즈의 경우, 순환골재 혼입률이 0%일 때의 91일 압축강도는 46.
따라서 순환골재를 혼입하지 않은 콘크리트의 28일 및 91일 탄성계수에 대해 순환골재 치환율이 30%인 플라이애시 혼입 순환골 재콘크리트의 28일 및 91일 탄성계수는 뚜렷한 감소를 나타내지는 않는다. 반면에, 순환골재 치환율이 50%이상일 때 플라이애시 혼입 순환골재콘크리트의 28일 및 91일 탄성계수는 전반적으로 뚜렷한 감소를 나타낸다.
따라서 실험결과는 플라이애시 치환율이 0%인 배합의 각 재령 별 압축강도에 비해 플라이애시 치환율이 15%인 배합의 각 재령별 압축강도 감소효과는 뚜렷하지 않은 것을 나타낸다. 반면에 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 압축강도 감소효과는 뚜렷하게 나타난다.
따라서 실험결과는 플라이애시 치환율이 0%인 배합의 각 재령 별 탄성계수에 비해 플라이애시 치환율이 15%인 배합의 각 재령별 탄성계수 감소효과는 뚜렷하지 않은 반면에 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 탄성계수 감소효과는 뚜렷한 것을 나타낸다.
따라서 이러한 실험결과는 플라이애시를 혼입한 배합의 순환골재 치환율에 의한 압축강도 감소효과는 플라이애시를 혼입하지 않은 배합의 순환골재 치환율에 의한 압축강도 감소효과보다 작은 것을 나타낸다. 순환골재콘크리트에서 플라이애시의 혼입은 압축 강도 측면에서 유리하고, 15~30% 수준의 플라이애시 치환율은 적정하다고 판단된다.
2MPa이다. 또한 FA30 시리즈의 순환골재 혼입률이 0%일 때의 91일 압축강도는 37.4MPa이고, 순환골재 혼입률이 30, 50 및 70% 일 때의 91일 압축강도는 각각 37.1, 36.7 및 36.5MPa이다.
순환골재 치환율이 30%와 50% 일 때보다 순환골재 치환율이 70%일 때의 압축강도 감소효과는 더욱 뚜렷하다. 이러한 실험결과는 플라이애시 치환율이 0%(N 시 리즈)일 때, 순환골재 치환율이 증가할수록 압축강도는 뚜렷히 감소하는 것을 나타낸다.
후속연구
따라서 이 연구에서는 순환굵은골재를 사용하는 콘크리트의 적용성을 확대하기 위해 순환굵은골재와 플라이애시를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수의 기본적인 역학적 특성을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 이 연구의 실험결과는 플라이애시를 포함하는 순환골재 콘크리트의 성능평가와 구조물 적용을 위한 유용한 기초자료로 활용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폐기물 매립장의 증설 부담을 가중시키는 원인은?
사용수명 또는 내구년한에 도달한 콘크리트 구조물이 증가하고 있으며, 이에 따른 건설폐기물의 비율도 점차 증가하고 있다. 건설 폐기물의 증가는 폐기물 매립장의 증설 부담을 가중시키는 원인으로 작용하고 있으며, 매립지 선정은 사회적․ 환경적 문제를 유발하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 순환골재의 재활용 확대가 바람직하며, 순환골재를 활용한 콘크리트의 다양한 연구가 필요한 상황이다.
매립지 선정이 유발한 사회적․ 환경적 문제를 해결하기 위해 필요것 은?
건설 폐기물의 증가는 폐기물 매립장의 증설 부담을 가중시키는 원인으로 작용하고 있으며, 매립지 선정은 사회적․ 환경적 문제를 유발하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 순환골재의 재활용 확대가 바람직하며, 순환골재를 활용한 콘크리트의 다양한 연구가 필요한 상황이다.
초기재령에서 플라이애시의 혼입이 보여주는 것은?
3에 나타내었다. 초기재령에서 플라이애시의 혼입이 양생일 수에 상관없이 압축강도를 저하시키는 것으로 나타나고 있으며, 양생일수가 증가함에 따라 플라이애시를 혼입한 콘크리트가 포졸란 반응 등의 영향으로 강도를 발현함으로써 압축강도 차이가 감소하고 있다.
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