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문제 정의
- 본 연구에서는 지금까지 주로 저급재료로 사용되던 재생골재의 구성광물, 화학조성 및 물리화학적 특성과 알칼리-골재 반응성 여부를 조사하고, 재생굵은골재의 대체율에 따른 콘크리트 강도와 동결융 해 저항성을 검토하여 재생골재의 유효이용을 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서 사용한 재생골재는 1973년에 가설된 부산 북구 만덕동 덕천 2호교(RC Slab교) 폐 콘크리트를 1998년 파쇄 재생한 것이다.
제안 방법
- 먼저 실험에 사용된 콘트리트 재생골재에 포함된 굵은골재의 암석학적 관찰을 위해 25皿 이상의 골재에서 가능한 굵은골재를 선별하여 박편을 제작하였다. 제작된 박편을 편광현미경을 사용하여 구 성 광물, 조직, 변질양상 등의 암석학적인 특징을 관찰하여 그 골재의 암석 종류를 파악하였다.
- 모든 시편은 KS F 2546에 준하여 보관하였으며, 재령 24시간, 14일, 28일, 2개월, 3개월에 길 이 변화를 측정하였다(표 8 참조).
- 5剛체로 세립을 분리한 값을 측정한다. 본 시험은 19n血를 공칭치수로 하기 때문에 KS F 2541에 규정된 호칭치수에 의하여 3.35nun의 체를 세립을 분리해기 위한 체의 호칭 치수로 하였다. 파쇄시험 결과 재생골재가 천연골재보다 파쇄값이 조금 높은 것을 알 수 있었다(표 6 참조).
- 동결융해 시험은 KS F 2456 '급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항시험, 의 실험방법 B에 준한 '공기중 급속동결 및 수중 급속융해법'으로 실시하였다. 시험은 2시간 사이에 4℃ 에서 -18℃ 로 떨어뜨리고 다음에 -18℃에서 4℃로 상승시키는 것을 1 cycle로 하여 매 50 cycles 간격으로 300 cycles까지 KS F 2437에 따라 공명진동식 동탄성계수 측정기를 이용하여 시편의 동탄성계수를 측정하였다.
- 3 mm (receiving slit)~ 1 “(scatter slit)로 하였다. 실험방법은 부정방위 방법의 분말 시료들로 분석하였다. 주 화학성분 분석은 부산대학교 소재의 한국기초과학지원연구소 부산·경남 분소에서, Philips사의 model PW 2400 X-형광분석기로 실시하였다.
- 그리고, 재생콘크리트 골재에 포함된 모르타르 덩어리를 따로 분리하여 시료로 준비 하였다(표 1 참조). 이와 같이 분리된 시료들에 포함된 구성광물 성분을 정밀하게 식별하기 위하여 X-선 회절분석(XRD)을 실시하고, 주성분 원소의 화학성분을 분석하였다. 분석을 위한 시료들은 막 자분말기로 측정에 필요한 입도까지 분쇄하였다.
- 재생굵은골재를 시험에 사용하기 위해 분쇄한 후 체가름하여 KS F 2546의 절차에 부합하도 록 표 7과 같이 입도를 맞추었다.
- 먼저 실험에 사용된 콘트리트 재생골재에 포함된 굵은골재의 암석학적 관찰을 위해 25皿 이상의 골재에서 가능한 굵은골재를 선별하여 박편을 제작하였다. 제작된 박편을 편광현미경을 사용하여 구 성 광물, 조직, 변질양상 등의 암석학적인 특징을 관찰하여 그 골재의 암석 종류를 파악하였다. 그리고 2.
- 실험방법은 부정방위 방법의 분말 시료들로 분석하였다. 주 화학성분 분석은 부산대학교 소재의 한국기초과학지원연구소 부산·경남 분소에서, Philips사의 model PW 2400 X-형광분석기로 실시하였다.
- 콘크리트 동결융해 공시체는 76x101x4121皿의 몰드를 이용하여 재생골재를 굵은골재의 중량비 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 100% 수준으로 대체하여 각 콘크리트를 제작하였다.
- 콘크리트 재생골재에 포함된 암석종류, 구성광물 및 화학성분을 파악하기 위해서 암석학적 기법과 함께 X-선 회절분석(XRD)을 실시하고, 주성분 원소의 화학성분을 분석하였다.
대상 데이터
- 25로 하고 배합수를 첨가하여 플로우치가 105~120의 범위가 되게 한다. Mortar-Bar는 W/C 67.8(%), 플로우치 115로 6개의 시편을 제작하였다. ③ 시편의 보관 및 길이변화의 측정
- 30)체를 기준으로 두 가지 입도별로 시료를 분리하였다. 그리고, 재생콘크리트 골재에 포함된 모르타르 덩어리를 따로 분리하여 시료로 준비 하였다(표 1 참조). 이와 같이 분리된 시료들에 포함된 구성광물 성분을 정밀하게 식별하기 위하여 X-선 회절분석(XRD)을 실시하고, 주성분 원소의 화학성분을 분석하였다.
- 본 연구에서는 지금까지 주로 저급재료로 사용되던 재생골재의 구성광물, 화학조성 및 물리화학적 특성과 알칼리-골재 반응성 여부를 조사하고, 재생굵은골재의 대체율에 따른 콘크리트 강도와 동결융 해 저항성을 검토하여 재생골재의 유효이용을 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서 사용한 재생골재는 1973년에 가설된 부산 북구 만덕동 덕천 2호교(RC Slab교) 폐 콘크리트를 1998년 파쇄 재생한 것이다.
이론/모형
- 분석을 위한 시료들은 막 자분말기로 측정에 필요한 입도까지 분쇄하였다. X-선 회절분석은 부산대학교 지질학과에서 Rigaku 사의 Geierflex 23 이을 사용하여 CuKa선으로 Ni-filter를 사용하였다. 측정 조건은 30kV, 15mA, scan speed는 2°20/min, 시정 수 l sec, slit l°(divergent slit)—0.
- 동결융해 시험은 KS F 2456 '급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항시험, 의 실험방법 B에 준한 '공기중 급속동결 및 수중 급속융해법'으로 실시하였다. 시험은 2시간 사이에 4℃ 에서 -18℃ 로 떨어뜨리고 다음에 -18℃에서 4℃로 상승시키는 것을 1 cycle로 하여 매 50 cycles 간격으로 300 cycles까지 KS F 2437에 따라 공명진동식 동탄성계수 측정기를 이용하여 시편의 동탄성계수를 측정하였다.
성능/효과
- (1) 골재의 체가름 시험(KS F 2502) : 재생굵은골재의 입도는 표준분포를 만족하므로 입도 조정과 정 없이 그대로 사용하였으며, 재생굵은골재 대체율에 따른 굵은골재의 입도도 표준분포를 만족하였다.
- (1) 재생골재의 X-선 회절분석결과 알칼리-실리카 반응을 일으키기 쉬운 광물은 포함되지 않았다.
- (2) 골재의 비중 및 흡수율 시험(KS F 2503, 2504) : 골재의 채취장소 및 풍화의 정도에 따라 비중, 홉수량에는 변화가 생기며 비중이 큰 것은 일반적으로 강도가 크고 흡수량은 적고, 동결에 대한 내구성이 크다. 따라서 비중에 대한 제한이 필요하며 폐 콘크리트를 재활용하였을 때의 비중을 측정하여 골재의 적합성 30% 재생굵은골재 2.
- (2) 재생굵은골재는 천연굵은골재에 비해 상대적으로 비중이 낮았으며 흡수율은 재생굵은골재의 대체율에 따라 높아짐을 알 수 있었다.
- (3) 골재의 단위중량 시험(KS F 2505) : 단위중량은 골재의 비중, 입도, 공극률 및 함수정도에 따라 변하므로 골재의 상태를 파악하는데 중요한 매개변수가 된따(표 4 참조).
- (3) 재생굵은골재 사용시 대체율이 증가할수록 슬럼프값은 조금씩 감소하고, 단위중량도 기본 콘크리트보다 대체적으로 감소하였다.
- (4) 재생콘크리트의 Mortar-Bar법에 의한 길이변화가 3개월에 평균 0.001% 정도로 알칼리-골재 반웅 을 일으킬 염려가 없는 것으로 판단된다.
- (5) 콘크리트의 일축압축강도 시험 결과, AE감수제와 적절한 양의 재생굵은골재를 대체한 콘크리트는 28일 강도를 기준으로 해서 기본 콘크리트 수준의 강도 발현을 확인할 수 있었다.
- (6) 재생콘크리트의 동결융해 시험결과, 싸이클수에 대한 상대동탄성계수 및 내구성 지수의 변화는 거의 없었다.
- 화학 분석 결과도 미량의 유색 광물 성분을 가지는 사암임을 잘 보여주고 있다(표 2참조). 2.5皿 이하의 잔골재에는 풍부한 석영, 장석 및 소량의 유색광물, 방해석과 시멘트 광물이 포함되어 있는 것으로 나타났다(표 1 및 그림 1 참조). 방해석과 시멘트광물의 검출은 이 부분을 이루 는 재생골재에 소량의 시멘트풀이 포함되고 있음을 알 수 있다.
- 내 구성 지수의 변화량도 변화가 작았다(최초 시험시 상대동탄성계수의 60% 수준까지 떨어지지 않았 으므로 동탄성계수와 값이 동일하다). 그리고 압축강도 감소율은 재생굵은골재 대체율이 높아질수록 약간 줄어드는 경향을 보였다(그림 3 참조).
- 잔골재에 해당되는 입도에서는 모래와 함께 상당량의 시멘트풀이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 그리고 재생골재에 포함된 암석과 모래에는 알칼리-실리카 반웅을 일으키기 쉬운 단백석(opal), 트리디마이트(tridymite)와 크리스 토발라이트(cristobalite), 칼세도니(chalcedony)와 같은 광물은 거의 없으며, 팽창성의 점토광물은 포함되지 않고 있는 것으로 나타났다.
- 05% 이상의 팽창을 유발한다면 배합물은 해로운 알칼리 반응을 일으킬 잠재력이 있는 것으로 간주해야 한다. 시험결과 3개월 동안 0.05% 이상 팽창을 유발하는 시편은 없었으므로 알칼리-골재 반응을 일으킬 염려는 없는 것으로 판단된다.
- 특히 재생골재의 특성상 시멘트 모르타르가 다량 포함되어 있으므로 흡수량에서 천연골재와 많은 차이가 있을 것이다. 실험결과, 재생굵은골재의 흡수율은 천연굵은골재 100% 재생굵은골재 2.740 3.300 에 비하여 2.5배 정도 크게 나타났으며, 재생굵은골재의 대체율이 증가할수록 일정한 크기로 증가하는 것을 알 수 있었다(표 3 참조).
- 육안으로 분리된, 재생콘크리트 골재 중에 포함된 굵은골재는 암록색 내지 흑색을 띤 암석과 담회색의 암석 두 종류가 포함되어 있다. 이들 암석을 박편으로 제작하여 편광 현미경을 사용하여 구성 광물의 분포와 암석학적인 특징을 관찰하고, X-선 회절분석으로 구성광물을 분석한 결과, 이는 변 후 안산암질 화산암류에 속하는 것으로 나타났다(표 1 및 그림 1 참조). 주 화학성분 분석 결과도 이 암석이 안산암류의 화산암에 가까운 분석 결과를 나타낸다(표 2 참조).
- 59皿1 이하의 작은 입 도에서 더 많이 함유되고 있는 것으로 나타났다. 이상의 분석결과는 본 연구에 사용된 재생콘크리트 골재의 25皿 이상의 굵은골재에 해당되는 입도에서는, 간혹 모르타르 덩어리가 함유되고 있으나 주로 변후 안산암질 화산암과 사암으로 구성되어 있는 것을 보여준다. 잔골재에 해당되는 입도에서는 모래와 함께 상당량의 시멘트풀이 함유되어 있는 것으로 나타났다.
- 35nun의 체를 세립을 분리해기 위한 체의 호칭 치수로 하였다. 파쇄시험 결과 재생골재가 천연골재보다 파쇄값이 조금 높은 것을 알 수 있었다(표 6 참조).
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