[논문]굴패각 및 고로슬래그 산업부산물을 재활용한 콘크리트 투수블록의 제조에 대한 실험적 연구

어석홍; 허원석; 하상훈; 이창열

doi:10.21289/ksic.2023.26.6.1135

굴패각 및 고로슬래그 산업부산물을 재활용한 콘크리트 투수블록의 제조에 대한 실험적 연구
An Experimental Study on Manufacturing Permeable Concrete Blocks from Recycled Industrial By-Products of Oyster Shell and Blast Furnace Slag 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.26 no.6/2, 2023년, pp.1135 - 1144

어석홍 (창원대학교 토목공학과) , 허원석 (부산광역시 동래구청, 건설과) , 하상훈 (한국농어촌공사, 경남지역본부 수자원관리부) , 이창열 ((주)한국고서이엔지)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, bending strength and permeability tests were conducted on concrete permeable blocks manufactured by recycling industrial by-products of oyster shell and blast furnace slag to measure and compare bending strength and permeability coefficient, and present experimental research results. To this end, a total of 54 specimens with a size of 200x200x60mm for surface layer and base layer were manufactured, and bending strength and permeability test were carried ourt accoridng to KS F 4419. Eighteen types of mixing designs were implemented by varying the mixing and replacement rates of oyster shells and blast furnace slag. As a result of the experiment, the higher the mixing ratio of oyster shell, the lower the bending strength and the permeability coefficient. Thereafter, a total of three permeable blocks with dimensions of 200x200x60mm were manufactured and subjected to bending strength and permeability tests according to KS F 4419. As a result of the test, the bending strength satisfies the standard of KS F 4419, and the permeability coefficient is 12 times higher than the standard of KS F 4419. It seems that the proper mixing of oyster shells and blast furnace slag increases the amount of air, and further research on durability and economic feasibility of materials used to manufacture permeable blocks is required.

주제어

표/그림 (23)

그림 Fig. 1 Dimensions of specimen and permeable block
표 Table 1. Properties of aggregates
표 Table 2. Physical properties of silica fume
표 Table 3. Physical properties of SBR
표 Table 4. Physical properties of blaster furnace slag
표 Table 5. Design of mix proportions
표 Table 6. Experimental program
그림 Fig. 2 Moulding and curing of test specimens
그림 Fig. 3 Test for permeability of the specimens
그림 Fig. 4 Test for bending strength of the specimens
표 Table 6. (Continued)
그림 Fig. 5 Change of permeability coefficient for surface layer specimens with single use of oyster shell or blast furnace slag
그림 Fig. 6 Change of permeability coefficient for surface layer specimens with combined use of oyster shell and blast furnace slag
그림 Fig. 7 Change of permeability coefficient for base layer specimens with single use of oyster shell and blast furnace slag
그림 Fig. 8 Change of permeability coefficient for base layer specimens with combined use of oyster shell and blast furnace slag
표 Table 7. Coefficients of permeability for mix proportions
표 Table 8. Bending Strength according to mix proportions
그림 Fig. 9 Change of bending strength for surface layer specimens with single use of oyster shell or blast furnace slag
그림 Fig. 10 Change of bending strength for surface layer specimens with combined use of oyster shell and blast furnace slag
그림 Fig. 11 Changes of bending strength for base layer specimens with single use of oyster shell or blast furnace slag
그림 Fig. 12 Changes of bending strength for base layer specimens with combined use of oyster shell and blast furnace slag
표 Table 9. Permeability coefficient of composite blocks
표 Table 10. Bending strength of composite blocks

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

각 배합별 3개씩 총54개의 블록시험체 를 제작하여 7일간 양생하였다. 각 배합비에 따른 시험체의 투수계수 및 휨강도의 변화를 측정하여 기준값과 비교 후 배합비에 따른 개선효과를 검토 하였다. 본 실험에서 표층의 투수계수 기준은 KSF 4419 투수성 기준의 10배인 1 mm/sec으로 설정하였으며, 기층의 투수계수 기준은 목표값인 2.
다양한 배합비에 따른 투수블록의 휨강도 및 투수계수를 실험하기 위하여 골재 중량의 굴패각 혼입률(0%, 10%, 20%), 시멘트 중량의 고로슬래 그 치환율(0%, 30%, 50%)을 주요 배합변수로 설정하였다. 각 배합별 3개씩 총54개의 블록시험체 를 제작하여 7일간 양생하였다.
및 투수성능에 대한 실험적 연구를 수행하였다.
표층의 휨강도 기준은 목표값인 2 MPa으로 설정하였으며, 기층의 휨강도 기준은 KS F 4419 보도용 투수블록 기준 4 MPa로 설정하였다. 이후 각 기준값을 만족하는 표층 및 기층의 최적배합비를 도출하여 표층과 기층을 블록성형기로 압축제작한 투수블록을 제조후 투수계수 및 휨강도 시험을 진행하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 시험체는 Fig. 1(A) 와 같이 단면이 200mm x 200mm, 두께 60mm 크기로 KS F 4419 규격에 의거하여 제조한 공시체이다. 표층 및 기층 각 9개의 배합비에 따른 시험체의 투수계수 및 휨강도를 시험하여 비교한 후 최적의 배합비를 선정하고 Fig.
표층 및 기층 각 9개의 배합비에 따른 시험체의 투수계수 및 휨강도를 시험하여 비교한 후 최적의 배합비를 선정하고 Fig. 1(B)와 같이 표층의 두께 6mm, 기층의 두께 54mm 크기로 단면이 200mm x 200mm인 투수블록을 제조하였다.
다양한 배합비에 따른 투수블록의 휨강도 및 투수계수를 실험하기 위하여 골재 중량의 굴패각 혼입률(0%, 10%, 20%), 시멘트 중량의 고로슬래 그 치환율(0%, 30%, 50%)을 주요 배합변수로 설정하였다. 각 배합별 3개씩 총54개의 블록시험체 를 제작하여 7일간 양생하였다. 각 배합비에 따른 시험체의 투수계수 및 휨강도의 변화를 측정하여 기준값과 비교 후 배합비에 따른 개선효과를 검토 하였다.
본 실험에 사용된 골재는 입도가 1~5mm인 페로니켈슬래그(FNS)와 5mm이하의 굴패각 분쇄시료 그리고 입도가 15~20mm인 자갈을 혼합하여 사용하였으며, 혼입에 사용된 각 골재의 물리석 성질은 Table 1과 같다.
본 실험에 사용된 시험체는 Fig. 1(A) 와 같이 단면이 200mm x 200mm, 두께 60mm 크기로 KS F 4419 규격에 의거하여 제조한 공시체이다.
분말도 2,800 cm2/g, SiO2 21.8%, Al203 5.8%, CaO 60.6%인 국내 D사 제품의 1종 보통포틀랜드 시멘트를 사용하였다.
시멘트 분산작용에 의해 강도와 내약품성 등 투수블록의 성질을 개선시키기 위하여 혼화재로서, 실리카 흄, 라텍스 혼합물(SBR) 그리고 1종 고로슬래그 미분말을 사용하였으며, 물리적 성질 은 Table 2, 3, 4와 같다.

이론/모형

굴패각의 대체시 발생할 에상되는 작업성의 저하와 강도감소 문제를 보완하기 위하여 국내 S사 제품의 고성능감수제를 사용하였다.
각 배합비에 따른 시험체의 투수계수 및 휨강도의 변화를 측정하여 기준값과 비교 후 배합비에 따른 개선효과를 검토 하였다. 본 실험에서 표층의 투수계수 기준은 KSF 4419 투수성 기준의 10배인 1 mm/sec으로 설정하였으며, 기층의 투수계수 기준은 목표값인 2.5 mm/sec로 설정하였다. 표층의 휨강도 기준은 목표값인 2 MPa으로 설정하였으며, 기층의 휨강도 기준은 KS F 4419 보도용 투수블록 기준 4 MPa로 설정하였다.
5 mm/sec로 설정하였다. 표층의 휨강도 기준은 목표값인 2 MPa으로 설정하였으며, 기층의 휨강도 기준은 KS F 4419 보도용 투수블록 기준 4 MPa로 설정하였다. 이후 각 기준값을 만족하는 표층 및 기층의 최적배합비를 도출하여 표층과 기층을 블록성형기로 압축제작한 투수블록을 제조후 투수계수 및 휨강도 시험을 진행하였다.

성능/효과

1) 산업부산물인 굴패각과 고로슬래그을 재활용한 투수블록의 제조에 대한 연구 결과, 소요의 투수계수 및 휨강도를 얻기 위해서는 적절한 배합이 필수적인 것이라는 것을 확인할 수 있었다. 굴패각은 혼입률이 커질수록 투수계수와 휨강도는 감소하는 모습을 보이며, 고로슬래그는 치환율이 커질수록 투수계수는 감소하지만 휨강도는 증가하는 모습을 보였다.
2) 표층과 기층에 대하여 각각 배합비를 설정하고 그에 따른 투수계수 및 휨강도 시험을 실시한 결과로부터 얻은 각 층에 대한 최적배합비를 사용하여 투수블록을 제조한 후 KS F 4419 기준에 따라 성능평가를 실시한 결과, 투수계수는 1.2 mm/sec으로 기준값보다 10배 이상 만족하는 것으로 나타났으며, 휨강도는 4.1 MPa으로 기준값을 약간 상회 하여 만족하는 결과를 얻었다.
1) 산업부산물인 굴패각과 고로슬래그을 재활용한 투수블록의 제조에 대한 연구 결과, 소요의 투수계수 및 휨강도를 얻기 위해서는 적절한 배합이 필수적인 것이라는 것을 확인할 수 있었다. 굴패각은 혼입률이 커질수록 투수계수와 휨강도는 감소하는 모습을 보이며, 고로슬래그는 치환율이 커질수록 투수계수는 감소하지만 휨강도는 증가하는 모습을 보였다.

후속연구

3) 추후 굴패각을 재활용한 투수블록의 정화 기능에 대한 연구 및 다른 산업부산물을 사용하여 실시하는 연구가 더 이루어져야 할 것이며, 나아가 실제 현장에 노출되는 투수블록의 내구성 및 경제성 등에 관한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 사료된다.

참고문헌 (10)

Gi Joon Park et al., "Trends in Carbon Dioxide？Reduction Technology in Concrete Industry",？「Proceedings of the Korea Concrete Institute」,？2022, pp. 641~642.
Young Il Moon et al., "Development of Eco-Concrete Block Consider of Infiltration Effect",？「Proceedings of the Water Resources Institute」,？2011, pp.304-304.
KOREA STANDARD ASSOCIATIONS, "Concrete？interlocking block for side walk and road", KSF 4419, 2016.
Seok Hong Eo et al, "Application of Oyster？shells as Aggregates for Concrete", 「Journal of？the Korea Concrete Institute」, 2001, pp. 540~548.
Jae D ang Ha et a l, "Example of mix design？method and construction of previous concrete？pavement", 「Journal of the Korean Geographical？Society」, 2(2), p. 65-73, 2000.
Cheon Goo Han et al, "Engineering Characteristics？Analysis of High Strength Concrete Followed？in replacement ratio increase in Blast Furnace？Slag", 「Journal of Korean Recycled Construction？Resources Institute」, v.4. no.3, p. 62-68, 2009.
Bong Suk Cho el al, "A Study on Performance？of Concrete using FeNi Slag Aggregate", 「한국콘크리트학회 학술대회 논문집」, p. 583-584, 2014.
Yu Chen, "Strength, fracture and fatigue of？pervious concrete", 「Construction and Building？Materials」, 42, p. 97-104, 2013.

상세보기
Baoshan Huang et al, "Laboratory evaluation？of permeability and strength of polymermodified？pervious concrete", 「Construction and？Building Materials」, 24(5), p. 818-823, 2010.

상세보기
Bashar S. Mohammed et al, "High Permeable？Concrete Incorporating Pozzolanic Materials-An Experimental Investigation", 「IEEE Business？Engineering and Industrial Applications Colloquium」,？p. 657-661, 2013.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증