본 연구에서는 콘크리트 적용 저품질 순환골재의 콘크리트 적용을 위하여 공학적 특성을 평가 하였다. 이를 위해서 저품질 순환골재의 세척유무에 따라서 골재 치환율을 30%, 60%, 100%로 콘크리트 제작하여 실험하였으며, 성능평가를 위하여 제작된 순환골재 사용 콘크리트의 압축강도, 흡수율, 표면전기저항, 초음파속도, 염소이온침투저항성 평가를 실시하였다. 세척한 저품질 순환골재의 경우 30% 치환시 천연골재와 유사한 결과를 모든 시험에서 나타내었다. 또한 60%를 치환한 콘크리트에서도 천연골재와 유사한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다. 그러나 100%의 골재를 사용하는 것은 천연 골재 보다 다소 낮은 결과 값을 나타내었다. 반면 세척을 하지 않은 저품질 순환골재의 경우는 치환율에 관계없이 전체적으로 천연골재보다 좋지 않은 결과를 나타내었다. 특히 내구성 평가의 척도로 평가한 염소이온침투저항성 평가에서는 초기의 경우 매우 높음의 결과를 나타내었으며, 28일 재령에서도 보통 수준의 저항성을 나타내어 세척 순환골재와 약 2배 정도의 차이를 나타내었다. 따라서, 저품질 순환골재의 콘크리트 적용에 있어서 골재의 세척유무에 따라서 성능이 변화하는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 콘크리트 적용 저품질 순환골재의 콘크리트 적용을 위하여 공학적 특성을 평가 하였다. 이를 위해서 저품질 순환골재의 세척유무에 따라서 골재 치환율을 30%, 60%, 100%로 콘크리트 제작하여 실험하였으며, 성능평가를 위하여 제작된 순환골재 사용 콘크리트의 압축강도, 흡수율, 표면전기저항, 초음파속도, 염소이온침투저항성 평가를 실시하였다. 세척한 저품질 순환골재의 경우 30% 치환시 천연골재와 유사한 결과를 모든 시험에서 나타내었다. 또한 60%를 치환한 콘크리트에서도 천연골재와 유사한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다. 그러나 100%의 골재를 사용하는 것은 천연 골재 보다 다소 낮은 결과 값을 나타내었다. 반면 세척을 하지 않은 저품질 순환골재의 경우는 치환율에 관계없이 전체적으로 천연골재보다 좋지 않은 결과를 나타내었다. 특히 내구성 평가의 척도로 평가한 염소이온침투저항성 평가에서는 초기의 경우 매우 높음의 결과를 나타내었으며, 28일 재령에서도 보통 수준의 저항성을 나타내어 세척 순환골재와 약 2배 정도의 차이를 나타내었다. 따라서, 저품질 순환골재의 콘크리트 적용에 있어서 골재의 세척유무에 따라서 성능이 변화하는 것을 확인하였다.
The purpose of this study was to evaluate the properties of recycled aggregate concrete (RAC) using low quality recycled aggregate with or without washing before usage. The recycled aggregate concrete evaluated in this study contained various amounts of low quality recycled aggregate, viz. 30%, 60% ...
The purpose of this study was to evaluate the properties of recycled aggregate concrete (RAC) using low quality recycled aggregate with or without washing before usage. The recycled aggregate concrete evaluated in this study contained various amounts of low quality recycled aggregate, viz. 30%, 60% and 100%. To evaluate the performance of the recycled aggregate concrete, various test methods were employed to assess its compressive strength, absorption, surface resistance, ultrasound velocity, chloride ion resistance, etc. The properties of the RAC with 30% and 60% washed recycled aggregate were similar those of the natural aggregate. However, the properties of the RAC with 100% washed recycled aggregate were slightly lower than those of the other versions. Also, the RAC with the non-washed recycled aggregate exhibited lower performance results. The results showed that the RAC with washed recycled aggregate had similar properties to normal concrete (concrete using natural aggregate). This implies that the recycled aggregate should be washed to improve the RCA.
The purpose of this study was to evaluate the properties of recycled aggregate concrete (RAC) using low quality recycled aggregate with or without washing before usage. The recycled aggregate concrete evaluated in this study contained various amounts of low quality recycled aggregate, viz. 30%, 60% and 100%. To evaluate the performance of the recycled aggregate concrete, various test methods were employed to assess its compressive strength, absorption, surface resistance, ultrasound velocity, chloride ion resistance, etc. The properties of the RAC with 30% and 60% washed recycled aggregate were similar those of the natural aggregate. However, the properties of the RAC with 100% washed recycled aggregate were slightly lower than those of the other versions. Also, the RAC with the non-washed recycled aggregate exhibited lower performance results. The results showed that the RAC with washed recycled aggregate had similar properties to normal concrete (concrete using natural aggregate). This implies that the recycled aggregate should be washed to improve the RCA.
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문제 정의
본 연구는 콘크리트 적용 저품질 순환골재의 콘크리트 활용을 위한 공학적 특성을 평가하기 위하여 시험 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 저품질 순환골재의 콘크리트 활용 방안을 제안하기 위한 방법의 하나로 저품질 순환골재를 세척 및 선별 이물질 제거 유무에 따른 순환골재의 콘크리트 역학적 특성을 비교 분석 하였다.
제안 방법
수중 양생한 ∅100×200mm 원주형 공시체를 대상으로 KS F 2405에 준하여 재령 7, 28일에서 콘크리트의 압축강도 실험을 실시하였다. 각각의 재령에서 압축강도 측정시 편심의 영향을 줄이기 위하여 콘크리트 공시체의 양면을 연마하였으며, 재령별로 3개의 콘크리트 공시체를 측정하였다.
본 실험에 사용된 콘크리트 배합은 순환골재를 사용한 콘크리트 배합으로써 천연골재에 대하여 순환골재의 함량을 30%, 60%, 100% 대체하였다. 순환골재는 세척한 순환골재(이하RA)와 세척을 하지 않은 저품질 순환골재(이하DRA)로 나누어 사용하였다.
수중 양생한 ∅100×200mm 원주형 공시체를 대상으로 KS F 2405에 준하여 재령 7, 28일에서 콘크리트의 압축강도 실험을 실시하였다.
순환골재 콘크리트의 표면전기저항값을 측정하기 위하여 Fig. 6과 같이 ∅100×200mm 원주형 공시체를 대상으로 Wenner법에 근거한 four- electrode resistivity 시험을 실시하였으며, 각 재령별로 측정하였다.
초음파속도 측정은 Fig. 7과 같이 초음파 탐상기를 이용하여 콘크리트 내부에 초음파를 발사하여 전파 속도를 측정하였다. 초음파속도를 측정하여 콘크리트 내부의 균열, 균열 깊이, 공극, 균질성 등을 확인할 수 있으며, 각 재령별로 측정하였다.
7과 같이 초음파 탐상기를 이용하여 콘크리트 내부에 초음파를 발사하여 전파 속도를 측정하였다. 초음파속도를 측정하여 콘크리트 내부의 균열, 균열 깊이, 공극, 균질성 등을 확인할 수 있으며, 각 재령별로 측정하였다.
대상 데이터
골재는 천연골재(Natural aggregate)와 순환골재를 사용하였으며 순환골재는 군산의 D사에서 생산되는 순환골재(Recycled aggregate)를 사용하였고, 천연골재(NA)는 부순 굵은 골재를 사용하였으며 잔골재는 비중이 2.6g/cm3의 부순모래를 사용하였다. 콘크리트용 순환골재의 품질기준은 밀도 2.
본 연구에서 사용한 시멘트는 KS L 5201에 따른 국내 S사 1종 보통 포틀랜드 시멘트(이하 OPC)를 사용하였으며 화학성분 및 물리적 성질은 Table 1 및 2와 같다.
본 실험에 사용된 콘크리트 배합은 순환골재를 사용한 콘크리트 배합으로써 천연골재에 대하여 순환골재의 함량을 30%, 60%, 100% 대체하였다. 순환골재는 세척한 순환골재(이하RA)와 세척을 하지 않은 저품질 순환골재(이하DRA)로 나누어 사용하였다. 콘크리트 시험체 제작은 KS F 2403 “콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작방법”에 준하여 원주형(∅100×200mm)의 원형몰드를 사용하여 제작하였다.
콘크리트의 적절한 유동성(120±10mm) 및 공기량(4.5±0.5%)을 확보하기 위하여 PC 계열 고성능감수제(SP제) 및 공기연행제(AE제)를 사용하였다.
콘크리트의 통과전하량은 Fig. 8과 같이 ASTM C 1202에 준하여 두께 ∅100×50mm의 공시체를 대상으로 하여 측정하였다.
이론/모형
염소이온 침투에 대한 저항성 평가는 Table 5의 ASTM C 1202에 준하여 총 통과전하량을 평가하였다.
콘크리트 시험체 제작은 KS F 2403 “콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작방법”에 준하여 원주형(∅100×200mm)의 원형몰드를 사용하여 제작하였다.
흡수율 시험은 Fig. 5와 같이 ASTM C 1585에 준하여 시험을 실시하였으며 시편의 재령 7일에 대하여 측정하여 흡수율(I)과 초기흡수계수(Si : Initial absorption coefficient)을 측정하였다.
성능/효과
1. 콘크리트 적용을 위하여 저품질 순환골재의 세척을 통하여 표면의 유무기불순물을 제거하는 것만으로도 흡수율, 조립률 등의 성질이 개선되는 것으로 나타나 저품질 순환골재의 경우 세척만으로 순환골재의 물리적 성질이 개선되는 것으로 나타났다.
2. 저품질 순환골재를 사용하여 제작된 콘크리트의 압축강도 측정결과 RA 콘크리트의 경우 30~60% 천연골재와 유사한 결과를 나타내었으며, DRA의 경우 DRA30에서부터 강도가 낮아지는 것을 확인하였다. 이는 표면전기저항과 초음파 속도에서도 유사한 결과를 나타내었다.
3. 저품질 순환골재의 흡수율 측정에서는 RA30에서는 천연골재와 유사하였으나 나머지 RA60, RA100 및 DRA30~100은 모두 천연골재보다 높은 결과를 나타내었다.
4. 저품질 순환골재사용 콘크리트의 염소이온 침투 저항성 평가에서 RA를 사용한 콘크리트는 천연골재와 유사한 1000coulomb의 결과를 나타낸 반면 DRA를 사용한 콘크리트는 모두 염소이온의 침투 저항성이 보통이상으로 나타났다.
세척 저품질 순환골재를 사용한 RA 30은 재령 28일에서 총 통과전하량이 1000coulomb이하고 ASTM C 1202평가 기준에서 매우 낮음으로 나타나 났다. 그러나 동일한 치환율의 비세척 저품질 순환골재의 경우는 7일과 28일 모두 세척 순환골재를 사용한 콘크리트보다 높게 측정되었으며, 28일에서는 약 2배 정도의 값을 나타내었다.
세척 저품질 순환골재를 사용한 콘크리트의 경우는 30~60%까지 사용한 콘크리트에서는 천연골재를 사용한 콘크리트와 차이가 없는 압축강도 결과를 나타내는 것을 확인 하였다. 그러나 비세척 순환골재의 경우는 30%를 치환한 콘크리트에서부터 천연골재를 사용한 콘크리트보다 압축강도가 10%이상 감소하는 것으로 나타났으며, 60%이상을 치환한 경우 40% 이상의 강도 감소를 나타내었다.
동일한 30% RA와 DRA 치환율에서 DRA의 강도가 RA 압축강도에 86%정도로 작게 나타났으며, 치환율 60%에서는 82%의 압축강도 저하가 나타났다. 저품질 순환골재를 100% 치환한 RA100 콘크리트는 천연골재 사용 콘크리트와 유사한 강도를 나타내었지만 비세척 저품질 순환골재를 사용한 DRA100은 재령에 관계없이 40%이상의 강도감소를 나타내는 것을 확인하였다.
세척 저품질 순환골재를 사용한 콘크리트의 경우는 30~60%까지 사용한 콘크리트에서는 천연골재를 사용한 콘크리트와 차이가 없는 압축강도 결과를 나타내는 것을 확인 하였다. 그러나 비세척 순환골재의 경우는 30%를 치환한 콘크리트에서부터 천연골재를 사용한 콘크리트보다 압축강도가 10%이상 감소하는 것으로 나타났으며, 60%이상을 치환한 경우 40% 이상의 강도 감소를 나타내었다.
그러나 세척 순환골재 60%이상 치환한 경우 흡수율 측정에서는 천열 골재 보다 높은 초기 흡수계수를 나타내었다. 세척을 하지 않은 DRA의 콘크리트는 치환율에 관계없이 초기 흡수계수가 크게 나타는 것을 확인하였다.
이러한 결과는 기존의 연구 결과와 콘크리트 표준시방서에서 제시한 순환골재 치환율 30%이내의 범위에서 활용시 압축강도에 변화가 없다는 기술 내용과 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 저품질 순환골재의 단순 유무기이물질의 제거만으로도 압축강도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다[12,14].
54로 낮은 상관관계를 나타내는 것을 확인 하였다. 이러한 결과는 유무기 이물질이 많은 비세척 저품질 순환골재의 불순물에 의한 강도와 표면저항을 상관관계를 낮추는 영향으로 판단되며, 세척에 의한 이물질 제거만으로도 콘크리트의 품질을 확보하는데 기여하는 것으로 표현되는 결과라 판단된다.
동일한 30% RA와 DRA 치환율에서 DRA의 강도가 RA 압축강도에 86%정도로 작게 나타났으며, 치환율 60%에서는 82%의 압축강도 저하가 나타났다. 저품질 순환골재를 100% 치환한 RA100 콘크리트는 천연골재 사용 콘크리트와 유사한 강도를 나타내었지만 비세척 저품질 순환골재를 사용한 DRA100은 재령에 관계없이 40%이상의 강도감소를 나타내는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 저품질 순환골재에 포함되어 있는 유무기이물질에 의한 영향으로 판단된다.
10에 정리하였다. 저품질 순환골재를 사용한 콘크리트 모두 천연골재를 사용한 콘크리트보다 높은 흡수율을 나타내었다. 특히, 비세척 저품질 순환골재를 사용한 DRA100은 흡수율이 다른 콘크리트보다 큰 흡수율을 나타내었다.
저품질 순환골재를 사용한 콘크리트 모두 천연골재를 사용한 콘크리트보다 높은 흡수율을 나타내었다. 특히, 비세척 저품질 순환골재를 사용한 DRA100은 흡수율이 다른 콘크리트보다 큰 흡수율을 나타내었다.
13의 초음파 속도 측정에서는 저품질 순환골재를 사용한 콘크리트가 천연골재를 사용한 콘크리트보다 작은 값을 나타내었다. 특히, 초음파 속도의 경우는 세척과 비세척의 관계없이 천연골재사용 콘크리트보다 낮은 값을 나타냈었으며, 치환율에 관계없이 크게 변화가 나타나지 않았다. 이러한 이유는 순환골재의 원재료에 대한 성능이 저품질 순환골재의 이물질의 영향보다 크다고 판단되며, 전체 결과가 천연골재보다 낮은 이유는 순환골재의 생산에 있어서 햄머의 타격과 크러셔의 영향으로 인한 순환골재의 내부 미세 균열들의 영향으로 사료된다.
흡수율과 초기 흡수계수의 결과에서 모두 천연골재의 흡수율과 흡수계수가 가장 적게 나타났으며, RA30의 경우 초기 흡수계수는 천연골재사용 콘크리트와 유사하게 나타났지만 전체적인 흡수율에서는 천연골재 보다 큰 값을 나타내었다. 흡수율에 영향을 미치는 내부 밀실도의 차이에서 나타나는 결과로 세척에 의한 이물질은 제거가 가능하나 부착 모르타르의 제거가 어려워 이와 같은 결과가 나타난 것으로 판단된다.
후속연구
이상을 종합하면 콘크리트용 저품질 순환골재의 적용을 위해서는 저품질 순환골재의 세척만으로도 그 품질이 개선되어 콘크리트에 사용함에 있어서는 그 활용 범위가 넓어 질 것으로 판단되며 이를 위해서는 추가적인 내구성 평가가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트 적용 저품질 순환골재의 콘크리트 적용을 위해 평가한 공학적 특성은 무엇인가?
본 연구에서는 콘크리트 적용 저품질 순환골재의 콘크리트 적용을 위하여 공학적 특성을 평가 하였다. 이를 위해서 저품질 순환골재의 세척유무에 따라서 골재 치환율을 30%, 60%, 100%로 콘크리트 제작하여 실험하였으며, 성능평가를 위하여 제작된 순환골재 사용 콘크리트의 압축강도, 흡수율, 표면전기저항, 초음파속도, 염소이온침투저항성 평가를 실시하였다. 세척한 저품질 순환골재의 경우 30% 치환시 천연골재와 유사한 결과를 모든 시험에서 나타내었다.
콘크리트용 순환골재의 품질기준은 무엇인가?
6g/cm3의 부순모래를 사용하였다. 콘크리트용 순환골재의 품질기준은 밀도 2.5g/cm3 이상, 이물질 함유량 유·무기이물질 1%이하로 규정하고 있고, 본 연구에 사용된 골재의 물리적 성질은 Table 3과 같다. 또한, 각 골재의 체가름시험을 통한 입도분포는 Fig.
순환골재를 콘크리트에 사용하지 않는 이유는 무엇인가?
순환골재는 생산과정에서 많은 분진과 이물질이 골재 표면에 부착되어 있어 콘크리트에 사용시 부착력 및 강도 저하를 나타내어 사용을 피하고 있는 실정이다[10-13]. 아직까지는 이러한 이물질 보다는 순환골재의 표면 모르타르의 영향에 대한 연구가 주를 이루고 있는 실정이다.
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