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문제 정의
- 그러나, 쇄석 골재의 물리적인 소요품질에 대해서만 고려되고 화학반응성 문제는 검토되지 않은 채로 콘크리트 재료로 사용이 되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 암종 별로 선별하여 수집된 골재를 대상으로 각종 골재의 구성광물, 화학조성 및 물리화학적인 특징과 알칼리-골재 반응성 여부를 조사하여 골재의 유해 가능성을 분석하고 이에 따른 2차 생성광물들의 성장 양상과 그들이 성능 저하 현상에 미치는 영향에 대한 기초 자료를 제시하고자 한다. 이를 위하여 경상남도를 중심으로 골재 현황과 지질조사 자료를 이용하여 화성암(심성암, 화산암류), 퇴적암류와 변성퇴적기원의 변성암 골재를 수집하여 실험하였다.
- KS F 2546 및 ASTM C 227에 규정되어 있다. 이 시험은 시멘트와 골재를 저장하는 동안 각 조합에 따른 Mortar-Bar의 길이 변화(증감)를 측정하여, 시멘트와 골재의 배합이 나트륨이나 칼슘과 같은 알칼리의 수산기 이온을 포함한 팽창반응에 미치는 반응도를 측정하는데 있다. 판정의 기준은 6개월에 0.
제안 방법
- 8±L7℃의 온도를 유지하고 상대습도 95% 이상을 유지할 수 있는 항온항습실에 보관하였다. Mortar-Bar의 길이변화는 재령 24시간, 14일, 1, 2, 3, 4, 5, 6개월에 대해 측정하였다.
- 분석을 위한 시료들은 막자분말기로 측정에 필요한 입도까지 분쇄하고 X선 회절분석(XRD)을 하기 위해 부정방위법으로 시료를 준비하여 실험하였다. X선 회절분석은 부산대학교 지질학과에서 Rigaku사의 Geierflex 2301을 사용하여 측정하였다. 주 화학성분 분석은 부산대학교 소재의 한국기초과학지원 연구소 부산.
- 이를 위하여 경상남도를 중심으로 골재 현황과 지질조사 자료를 이용하여 화성암(심성암, 화산암류), 퇴적암류와 변성퇴적기원의 변성암 골재를 수집하여 실험하였다. 골재 내의 알칼리 반응성 유해 물질 존재 여부 확인은 X선 회절분석 (XRD)과 편광현미경에 의한 광물학적 방법을 사용하였다. 알칼리-골재 반응성 유무해 판단은 ASTM C 227의 Mortar-Bar 시험방법에 의해 평가 분석하였고, 주 화학성분은 X선 형광분석기(XRF)로 실시하였다.
- 골재를 시험에 사용하기 위해 분쇄한 후 체가름 하여 KS F 2546의 절차에 부합하도록 표 2.3과 같이 입도를 맞추었다.
- 먼저 재생골재에 포함된 골재의 암석학적 관찰을 위해 2.5mm 이상의 골재에서 가능한 굵은골재를 선별하여 색으로 시료를 분리해서 박편을 제작하였다. 2.
- 본 연구에서는 골재의 물리적 성질을 파악하기 위해 골재의 비중 및 흡수율 시험(KS F 2504), 단위 중량 시험(KS F 2505), 골재에 포함된 잔입자 시험任CS F 2511) 및 콘크리트용 모래에 포함되어 있는 유기불순물 시험 (KS F 2510)을 행하였다.
- 암석학적인 특징을 관찰하여 그 골재의 암석 종류를 파악하였다. 분석을 위한 시료들은 막자분말기로 측정에 필요한 입도까지 분쇄하고 X선 회절분석(XRD)을 하기 위해 부정방위법으로 시료를 준비하여 실험하였다. X선 회절분석은 부산대학교 지질학과에서 Rigaku사의 Geierflex 2301을 사용하여 측정하였다.
- 암종 별로 선별하여 수집된 골재들을 대상으로 암석종류, 구성광물 및 화학성분을 파악하기 위해서 암석학적 기법과 함께 X선 회절분석(XRD)을 실시하고, 주성분 원소의 화학성분을 분석하였다.
- 채취한 골재의 알칼리-골재 반응성 판정을 위해 Mortar-Bar의 길이변화 시험을 수행하였다.
대상 데이터
- 주 화학성분 분석은 부산대학교 소재의 한국기초과학지원 연구소 부산. 경남 분소에서, Philips사의 PW 2400 X선 형광분석기로 실시하였다.
- 25로 배합수를 첨가하여 플로우치가 105~120의 범위가 되게 한다. 공시체는 2.5x2.5x30cm 치수의 봉을 사용하여 각 골재당 5개의 길이변화 시편을 제작 하였다. 모르타르 배합은 표 2.
- 심성암류, 화산암류, 퇴적암류 및 변성암류 중 광범위한 지역 분포를 가지며, 대표성과 골재반응의 가능성이 큰 굵은골재와 잔골재를 우선 적으로 부산, 경남 지역을 대상으로 방문 수집하였다. 그리고, 부산, 경남 지역에 광범위하게 사용되는 하성 기 원의 잔골재인 구포사와 재생골재를 실험에 포함시켰다(표 2.2 참조). 실험에 사용한 재생골재는 1973년에 가 설된 부산 북구 만덕동 덕천 2호교 (RC Slab교) 폐 콘크리트를 1998년 파쇄 재생한 것이다.
- 사용한 시멘트는 국내 S사의 보통포틀랜드 시멘트로서, 화학성분은 표 2.1 과 같다. 알칼리-골재 반응에 관련된 시멘트의 화학성분은 주로 K2。와 Na2。의 알칼리 성분이며, 본 실험에 사용된 시멘트의 K2。량은 0.
- 2 참조). 실험에 사용한 재생골재는 1973년에 가 설된 부산 북구 만덕동 덕천 2호교 (RC Slab교) 폐 콘크리트를 1998년 파쇄 재생한 것이다.
- 심성암류, 화산암류, 퇴적암류 및 변성암류 중 광범위한 지역 분포를 가지며, 대표성과 골재반응의 가능성이 큰 굵은골재와 잔골재를 우선 적으로 부산, 경남 지역을 대상으로 방문 수집하였다. 그리고, 부산, 경남 지역에 광범위하게 사용되는 하성 기 원의 잔골재인 구포사와 재생골재를 실험에 포함시켰다(표 2.
- 본 연구에서는 암종 별로 선별하여 수집된 골재를 대상으로 각종 골재의 구성광물, 화학조성 및 물리화학적인 특징과 알칼리-골재 반응성 여부를 조사하여 골재의 유해 가능성을 분석하고 이에 따른 2차 생성광물들의 성장 양상과 그들이 성능 저하 현상에 미치는 영향에 대한 기초 자료를 제시하고자 한다. 이를 위하여 경상남도를 중심으로 골재 현황과 지질조사 자료를 이용하여 화성암(심성암, 화산암류), 퇴적암류와 변성퇴적기원의 변성암 골재를 수집하여 실험하였다. 골재 내의 알칼리 반응성 유해 물질 존재 여부 확인은 X선 회절분석 (XRD)과 편광현미경에 의한 광물학적 방법을 사용하였다.
이론/모형
- 모르타르의 압축강도 시험은 KS L 5105에 따라 수행하였다. 공시체의 양생은 23±2℃, 습도는 90% 이상을 유지했다.
- 골재 내의 알칼리 반응성 유해 물질 존재 여부 확인은 X선 회절분석 (XRD)과 편광현미경에 의한 광물학적 방법을 사용하였다. 알칼리-골재 반응성 유무해 판단은 ASTM C 227의 Mortar-Bar 시험방법에 의해 평가 분석하였고, 주 화학성분은 X선 형광분석기(XRF)로 실시하였다.
성능/효과
- (1) 암종 별로 수집된 골재들의 주 광물성분은 Quartz, Feldspar, Chlorite, Calcite, Mica 등이며, 이의 함량과 광물의 결정 크기는 산지에 따라 크게 다르다.
- (2) 골재의 물리적 성질 시험결과 재생골재와 안산암은 다른 골재에 비해 상대적으로 낮은 비중을 나타냈고, 안산암은 다른 골재의 압축강도보다 1/2 정도 낮은 값을 나타냈다. 이들 골재를 잔골재로 사용 시 잔입자량을 줄일 수 있는 처리과정이 필요하다.
- (4) 광물학적 분석에 의해서 다소 유해가능성이 있는 골재에 대하여 Mortar-Bar 시험을 수행한 결과 6개월 경과 후 0.1% 이상의 팽창을 나타내는 골재는 없었다.
- 4와 같다. 골 재 7(안산암)과 골재 8(안산암+화강암)은 200kgf/cirf 이하의 압축강도가 나왔으며, 각 골재들은 재령 28일 때 보다 3개월에서 더 높은 강도를 나타냈다.
- 잔골재에해당되는 입도에서는 모래와 함께 상당량의 시멘트풀이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 그리고 재생 골재에 포함된 암석과 모래에는 알칼리-골재 반응을 일으키기 쉬운 단백석(opal), 트리디마이트 (tridymite)와 크리스토발라이트(cristobalite), 칼세도니(chalcedony)와 같은 광물은 거의 없으며, 팽창성의 점토광물은 포함되지 않고 있는 것으로 나타났다. 그림 3.
- 65 정도이고 흡수량은 암석의 종류에 따라 다르다. 본 실험에 사용된 골재들은 대체 로 2.50~2.60 정도의 비중을 나타냈으나 골재 1（재생골재）, 골재 5（화강암） 및 골재 7（안산암）은 다른 골재에 비하여 상대적으로 낮은 2.37, 2.33 및 2.43의 값을 나타냈匸1•（그림 3.8, 3.9 참조）. 비중이 작게 나온 이들 골재는 재생골재, 화강암, 및 안산암이었으며 재생골재는 재 생골재의 특성상 시멘트 모르타르가 다량 포함되어 있어 다른 골재와 차이가 나타난 것으로 생각된다.
- 특히, 로우몬타이트는 열수변질에 의해 생성되는 광물로서 점토광물들과 함께 물을 함유할 경우 부피 변화로 인해 콘크리트의 유해한 광물로 알려져 있다(ASTM C 294). 화산암류 암석은 중생대 중성화산암류에 속하는 안산암과 신생대 산성화산암인 유문암질 응회암이 포함되었으며, 장석, 석영 유색광물들과 골재 반응을 유발하는 트리디마이트(tridymite)와 유리질이 포함되어 있음이 현미경관찰과 XRD 분석으로 확인되었다. 퇴적암류 골재는 백악기 진동층에 속하는 적색 세일과 실트스톤에 해당하는 암석이다.
후속연구
- (5) 이상의 시험결과를 분석하면 본 연구 범위 내에서 시험한 쇄석 골재에 한해서 반응성 골재는 발견되지 않았지만 골재의 종류와 구성광물의 특성상 느린 속도로 반응성을 나타내는 경우가 있으므로 지속적으로 이에 대한 측정 및 실험이 요구된다.
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