[논문]양생방법에 따른 순환굵은골재 콘크리트의 강도특성

전에스더; 윤현도; 유영찬; 이세현; 심종우; 최기선

문제 정의

그러나 현재까지 대부분의 연구는 실험실 내의 엄격한 품질조건(표건상태의 골재, 표준양생) 하에서 제작된 콘크리트에 관한 것이며, 순환골재의 품질 또한 제조사별로 다양하여 일관성 있는 결과를 내지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구는 순환골재 콘크리트의 현장 적용성을 평가하기 위한 연구로써 순환골재 품질기준(흡수율 3.0%이호}, 절건밀도 2.5g/cm'이상)의 하한치를 만족하는 순환 굵은 골재를 사용하여 레미콘 배합에 의해 생산된 순환골재 콘크리트의 양생방법별 재료역학적 특성을 평가하고자 한다.
본 연구에서는 레미콘 배합에 의한 순환골재 콘크리트의 재료역학적 특성 및 현장적용성을 순환 굵은 골재의 치환율(0, 30, 60, 100%) 및 양생방법(표준, 기건양생)을 변수로 하여 그 영향을 평가하고자 하였으며, 실험계획 및 배합조건은 각각 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다.

제안 방법

순환골재 콘크리트의 현장 적용성을 고려하기 위하여 콘크리트 배합을 끝낸 직후와 타설현장(약 1 시간 거리)에서의 공기량 및 슬럼프를 각각 측정하여 경시변화를 평가하였다. [그림 1]과 같이 타설 직후에 측정된 콘크리트의 공기량은 4% 내외, 슬럼프는 190mm 내외로 측정되어 순환골재 치환율에 따른 큰 차이를 보이지 않았으며, 타설현장에서의 공기량 및 슬럼프는 다소 저하하는 것으로 나타났다.

성능/효과

재령(28, 56일)에 따라 비교하여 나타내었다. 양생방법에 따른 압축강도 특성에서 표준양생된 공시 체는 순환골재의 치환율에 따른 강도저하 현상이 최대 8.47%로 큰 편차를 보이지 않은 반면, 기건 양생 조건의 공시체의 경우에는 재령일수에 관계없이 순환골재의 치환율에 따라 압축강도가 비교적 크게 저하}(최대 26.75%)되는 경향을 보였다. 즉, 표준양생 조건의 공시체에서는 기존의 순환골재 콘크리트에 대한 재료특성치 연구결과에서 나타난 바와 같이 순환골재 치환율에 따른 강도저하 현상이 작을 뿐만 아니라, 일부 배합에서는 천연골재 콘크리트에 비하여 압축강도가 증가되는 경우도 나타나고 있으나, 기건양생 조건에서는 천연골재 콘크리트에 비하여 약 21% 정도 압축강도가 저하되는 것으로 나타났다.
75%)되는 경향을 보였다. 즉, 표준양생 조건의 공시체에서는 기존의 순환골재 콘크리트에 대한 재료특성치 연구결과에서 나타난 바와 같이 순환골재 치환율에 따른 강도저하 현상이 작을 뿐만 아니라, 일부 배합에서는 천연골재 콘크리트에 비하여 압축강도가 증가되는 경우도 나타나고 있으나, 기건양생 조건에서는 천연골재 콘크리트에 비하여 약 21% 정도 압축강도가 저하되는 것으로 나타났다.
3%정도 높은 값을 나타내는 것으로 나타났으며, 기건양생에서는 공시체별로 큰 편차를 보이지 않았다. 천연골재 콘크리트는 규준식에 근접한 범위의 탄성계수 값을 보이는 반면, 순환골재 콘크리트는 양생방법에 관계없이 치환율이 증가함에 따라 감소되는 경향을 보였다. 따라서 콘크리트용 순환골재의 품질기준을 만족하는 골재(흡수율 3.
천연골재 콘크리트는 규준식에 근접한 범위의 탄성계수 값을 보이는 반면, 순환골재 콘크리트는 양생방법에 관계없이 치환율이 증가함에 따라 감소되는 경향을 보였다. 따라서 콘크리트용 순환골재의 품질기준을 만족하는 골재(흡수율 3.00%, 절건밀도 2.49g/cm³)를 사용하더라도 콘크리트 탄성계수의 저하가 발생되므로 이를 설계에 고려할 수 있는 보정계수의 제안이 필요할 것으로 판단되며, 탄성계수에 관한 규준식에 0.85 의보 정계 수를 적용한 결과 본 연구 범위내에서의 실험값을 만족하는 것으로 나타났다.
현행의 콘크리트구조설계기준에 따른 순환골재 콘크리트의 사용승인 평가결과를 나타내면 [표 6]과 같다. 표에서 보는 바와 같이 양생조건에 관계없이 모든 공시체의 압축강도 단일 값은 /球보다 큰 것으로 나타나 상기 표준양생 조건에 의한 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 한편, 현장양생(기건양생) 조건에 대한 강도 특성치를 살펴보면, 치환율이 60% 이상인 콘크리트에서는 압축강도 비가 85% 미만인 것으로 나타났다.
한편, 현장양생(기건양생) 조건에 대한 강도 특성치를 살펴보면, 치환율이 60% 이상인 콘크리트에서는 압축강도 비가 85% 미만인 것으로 나타났다. 특히, 순환 골재를 100% 치환한 경우는 상기 기준의 예외규정 (공시체에서 측정된 압축강도 값이 fck 보다 3.5 MPa이상)도 만족하지 못하는 것으로 나타났다.
1) 천연골재 및 순환굵은골재를 사용한 콘크리트의 공기량 및 슬럼프는 레미콘 운송에 위한 경시 변화에 따라 측정값이 저하되는 것으로 나타났다.
2) 기건양생에서의 압축강도는 순환골재의 치환율에 따라 압축강도가 약 25% 정도 저하되는 경향을 나타내어, 순환골재 콘크리트의 구조부재 적용시 양생방법 및 보호조치에 대한 보다 세심한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
3) 콘크리트 구조설계기준에 따라 콘크리트의 사용승인을 위한 평가를 실시한 결과, 순환골재의 치환율이 60% 이상에서는 기건양생/표준양생의 압축강도 비율이 80% 미만인 것으로 나타났다. 따라서, 순환골재의 치환율을 30% 정도로 제한하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
따라서, 순환골재의 치환율을 30% 정도로 제한하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
4) 순환골재 콘크리트의 탄성계수는 표준양생방법에 의한 경우가 기건양생에 비해 약 5~20%정도 높게 나타났으며, 치환율이 증가함에 따라 다소 낮아지는 경향을 보였다.

후속연구

이에 정부에서는 「건설폐기물 재활용 촉진에 관한 법률』少을 제정하여 천연골재의 대체자원으로 활용가능한 순환골재 생산을 유도하고 있어 향후 순환골재에 대한 사회적인 수요는 증가될 것으로 예상된다. 그러나 실제 공사에 순환 골재를 사용하는 데에는 레미콘 공장에서의 Pre-wetting, 순환골재의 대량 취급으로 인한 이물질의 발생 및 혼합 가능성 등을 고려하여야 하며, 이로 인해 발생가능한 성능저하에 관한 추가적인 검증이 요구된다. 그러나 현재까지 대부분의 연구는 실험실 내의 엄격한 품질조건(표건상태의 골재, 표준양생) 하에서 제작된 콘크리트에 관한 것이며, 순환골재의 품질 또한 제조사별로 다양하여 일관성 있는 결과를 내지 못하는 실정이다.

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