최근 구조물의 보수 보강 및 해체시 발생하는 건설폐기물이 많은 문제점을 갖고 있다는 건 국내 외적으로 잘 알려진 기정사실이다. 본 연구에서는 건설폐기물, 특히 건설폐기물 중에서도 폐콘크리트에서 발생하는 재생잔골재의 품질을 확보하여, 고부가가치재(천연골재 대체재) 및 구조용 재료로써 사용 가능한지를 검토 하였다. 또한, 근래에는 콘크리트 구조물의 구조적 성능을 개선시키기 위해 철근을 과밀 배근하게 함으로써 거푸집내의 채움 정도를 확보하기 위한 고성능 콘크리트의 필요성이 대두되기 시작하였는데 즉, 별도의 다짐 없이 과밀 배근된 거푸집 구석까지 쉽게 채울 수 있는 자기충전 콘크리트(Self-Consolidating Concrete)의 특성을 활용하여 재생잔골재의 혼합범위에 따른 물리적 및역학적 거동 특성을 함께 검토하였으며, 실험 결과 적당한 범위 내에서 만족할 만한 결과를 얻었고,이를 실제 구조물에 적용 하기위한 내구 특성에 대한 연구가 필요하게 되었다.
최근 구조물의 보수 보강 및 해체시 발생하는 건설폐기물이 많은 문제점을 갖고 있다는 건 국내 외적으로 잘 알려진 기정사실이다. 본 연구에서는 건설폐기물, 특히 건설폐기물 중에서도 폐콘크리트에서 발생하는 재생잔골재의 품질을 확보하여, 고부가가치재(천연골재 대체재) 및 구조용 재료로써 사용 가능한지를 검토 하였다. 또한, 근래에는 콘크리트 구조물의 구조적 성능을 개선시키기 위해 철근을 과밀 배근하게 함으로써 거푸집내의 채움 정도를 확보하기 위한 고성능 콘크리트의 필요성이 대두되기 시작하였는데 즉, 별도의 다짐 없이 과밀 배근된 거푸집 구석까지 쉽게 채울 수 있는 자기충전 콘크리트(Self-Consolidating Concrete)의 특성을 활용하여 재생잔골재의 혼합범위에 따른 물리적 및역학적 거동 특성을 함께 검토하였으며, 실험 결과 적당한 범위 내에서 만족할 만한 결과를 얻었고,이를 실제 구조물에 적용 하기위한 내구 특성에 대한 연구가 필요하게 되었다.
Recently, it is the well-known that there are some kinds of problem the waste concrete generated while repairing, reinforcing and dismantling of structures in the domestic and overseas. In this paper, various tests were performed about the use of the recycled concrete fine aggregate for the material...
Recently, it is the well-known that there are some kinds of problem the waste concrete generated while repairing, reinforcing and dismantling of structures in the domestic and overseas. In this paper, various tests were performed about the use of the recycled concrete fine aggregate for the materials of high quality and structural concrete. And also, in order to improve structural performance of the concrete structure the steel frame was under overcrowded arrangement of steel bar. Consequently, it was be necessary the Self-Consolidating Concrete(SCC) that can fill the concrete into the work-form corner which has become overcrowded arrangement of steel bar without any other vibration. The purpose of this study is related to the properties of Self-Consolidating Concrete(SCC) according to mixing ratio of recycled concrete fine aggregate.
Recently, it is the well-known that there are some kinds of problem the waste concrete generated while repairing, reinforcing and dismantling of structures in the domestic and overseas. In this paper, various tests were performed about the use of the recycled concrete fine aggregate for the materials of high quality and structural concrete. And also, in order to improve structural performance of the concrete structure the steel frame was under overcrowded arrangement of steel bar. Consequently, it was be necessary the Self-Consolidating Concrete(SCC) that can fill the concrete into the work-form corner which has become overcrowded arrangement of steel bar without any other vibration. The purpose of this study is related to the properties of Self-Consolidating Concrete(SCC) according to mixing ratio of recycled concrete fine aggregate.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 건설폐기물에서 발생하는 폐콘크리트 재생잔골재의 품질을 확보하여 자기충전 콘크리트(이하 SCC로 약함)의 구조용 재료로써 사용 가능성 여부와 물리적 및 역학적 특성을 검토하여 향후 재생잔골재의 활용 방안을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.
최근 들어 지난 1992년 브라질 리우데나네이루에서 열린 국제 연합 환경 개발 회의에서 지구를 보호하고 보전하자는 국제적인 약속 체결을 위한 ‘리우 선언’ 과 그 실천계획인 ‘의제(Agenda) 21'을 채택한 바 있다. 이에 따른 한 가지 실천 방안으로 현재 콘크리트 제조 시 사용되는 골재 부족난을 충당하기 위해 건설폐기물에서 발생하는 폐콘크리트를 재활용 하여 환경 보전 및 경제적 손실 절감 이라는 것이다.
제안 방법
Slump flow 시험 후 SCC의 상태를 육안 식별 지수의 등급에 의한 콘크리트의 상태를 4(0～3)의 등급으로 구분함으로써 SCC의 재료 분리 저항성 및 안정성을 평가한다. 표 3은 육안 식별지수의 등급과 그에 따른 콘크리트의 평가를 나타낸다.
일본토목학회(이하 JSCE로 약함)에 분류된 “자기충전 콘크리트의 시험방법” 2등급 성능 기준을 선정하여 SCC의 성능평가를 만족하는 기준배합(W/B=35%, S/a=49%)을 결정하였다. 또한, 재생잔 골재의 치환률은 천연잔골재 대비 5수준(0, 25, 50, 75 및 100)으로 변화시켜 굳지 않은 SCC의 자기 충전성 과 경화한 SCC의 강도 특성을 검토하였으며, 유동화제는 분체량의 1.2%, 증점제는 혼합수량의 0.6%를 각각 사용하여 실시하였다.
일본토목학회(이하 JSCE로 약함)에 분류된 “자기충전 콘크리트의 시험방법” 2등급 성능 기준을 선정하여 SCC의 성능평가를 만족하는 기준배합(W/B=35%, S/a=49%)을 결정하였다.
대상 데이터
또한, 골재는 경기도 포천지역에서 생산되는 굵은 골재 및 천연 잔골재를 사용 하였으며, 굵은 골재(이하 G로 약함)는 부순 골재를 천연잔골재(이하 Na로 약함)는 강중사와 부순 골재를 혼합한 혼합 골재를 각각 사용하였다. 또한 재생잔골재(이하 Re로 약함)는 국내 I사의 콘크리트용 재생잔골재 품질기준을 만족하는 골재를 사용하였다. 골재의 물리적 성질은 표 2와 같다.
또한, 골재는 경기도 포천지역에서 생산되는 굵은 골재 및 천연 잔골재를 사용 하였으며, 굵은 골재(이하 G로 약함)는 부순 골재를 천연잔골재(이하 Na로 약함)는 강중사와 부순 골재를 혼합한 혼합 골재를 각각 사용하였다. 또한 재생잔골재(이하 Re로 약함)는 국내 I사의 콘크리트용 재생잔골재 품질기준을 만족하는 골재를 사용하였다.
마지막으로 혼화재는 콘크리트 작업 환경 확보 및 슬럼프 조절을 위한 국내 E 사의 폴리카르본산계인 갈색액체(이하 SP라 약함) 유동화제를 사용하였고, 아울러 슬럼프 조절에 따른 재료분리 저항성을 위하여 증점제를 겸용하였다.
본 연구에 사용된 시멘트는 보통포틀랜드시멘트(이하 OPC로 약함)를 사용하였고, 반응성 분체는 국내 S사의 광물질 혼화재인 플라이애쉬(이하 FA로 약함)를 사용 하였으며, 이들의 화학성분 및 물리적 성질은 표 1과 같다.
이론/모형
본 실험에서 사용된 압축강도 공시체는 KS F 2403에 제시된 방법에 따라 Φ100 × 200mm의 원주형 공시체를 제작하였고, 재령일 동안 20 ± 2℃의 수중 양생을 실시한 후 KS F 2405에 제시된 방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였다.
성능/효과
본 연구의 결과를 정리해 볼 때, 재생잔골재의 혼합률이 증가 할수록 SCC의 유동성은 전반적으로 감소하는 경향을 보였고, 육안 식별 지수(VSI)에 의한 안정성 평가에서도 재생잔골재의 혼합률이 증가 할수록 낮은 평가를 보였다. 또한 역학적 측면에서 압축강도 특성을 보면 재생잔골재 혼합률 25%에서 가장 높은 강도 발현이 나타났는데, 이는 천연잔골재만을 사용했을 때 보다 오히려 재생잔골재의 25% 혼합이 역학적으로 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 이를 종합해 볼 때, 천연잔골재만을 사용했을 때보다 약 25%정도의 재생잔골재를 혼입하여 사용하는 것이 더 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
유동성 측정 결과 재생잔골재 혼합률이 25%씩 증가함에 따라 Slump flow, L-Box 및 U-Box는 비례적으로 감소 하였고, 혼합률이 50%정도 까지는 JSCE에 준하는 목표성능을 만족하였지만 혼합률이 75 및 100%일 경우에는 목표성능을 만족하지 못하였다. 또한, 육안 식별 지수(VSI)에 의한 안정성 평가에서도 혼합률 50%까지는 재료 분리 및 블리딩이 없는 0등급의 높은 안정성 평가가 나온 반면, 혼합률 75%에서는 1등급의 안정성, 혼합률 100%에서는 불안정성의 2등급을 각각 나타냈다.
본 연구의 결과를 정리해 볼 때, 재생잔골재의 혼합률이 증가 할수록 SCC의 유동성은 전반적으로 감소하는 경향을 보였고, 육안 식별 지수(VSI)에 의한 안정성 평가에서도 재생잔골재의 혼합률이 증가 할수록 낮은 평가를 보였다. 또한 역학적 측면에서 압축강도 특성을 보면 재생잔골재 혼합률 25%에서 가장 높은 강도 발현이 나타났는데, 이는 천연잔골재만을 사용했을 때 보다 오히려 재생잔골재의 25% 혼합이 역학적으로 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
압축강도 결과 에서는 재생잔골재 혼합률 25%일 때 가장 높은 강도 특성을 보였으며, 그 이후의 혼합률에서는 강도가 비례적으로 감소함을 알 수 있었다. 특히, 주목할 만 한 점은 천연잔골재만을 사용했을 때보다 재생잔골재를 25% 혼입했을 때 강도 발현이 더욱 컸는데 이는 잔골재 조립률이 우수하여 강도, 수밀성 등 소요의 품질의 콘크리트를 만들었기 때문인 것으로 판단된다.
유동성 측정 결과 재생잔골재 혼합률이 25%씩 증가함에 따라 Slump flow, L-Box 및 U-Box는 비례적으로 감소 하였고, 혼합률이 50%정도 까지는 JSCE에 준하는 목표성능을 만족하였지만 혼합률이 75 및 100%일 경우에는 목표성능을 만족하지 못하였다. 또한, 육안 식별 지수(VSI)에 의한 안정성 평가에서도 혼합률 50%까지는 재료 분리 및 블리딩이 없는 0등급의 높은 안정성 평가가 나온 반면, 혼합률 75%에서는 1등급의 안정성, 혼합률 100%에서는 불안정성의 2등급을 각각 나타냈다.
또한 역학적 측면에서 압축강도 특성을 보면 재생잔골재 혼합률 25%에서 가장 높은 강도 발현이 나타났는데, 이는 천연잔골재만을 사용했을 때 보다 오히려 재생잔골재의 25% 혼합이 역학적으로 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 이를 종합해 볼 때, 천연잔골재만을 사용했을 때보다 약 25%정도의 재생잔골재를 혼입하여 사용하는 것이 더 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
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