[논문]권역별 골재 입도보정 사용에 따른 고품질 콘크리트의 기초적 특성

김대건; 최상환; 문경식; 조만기; 한민철; 한천구

[국내논문] 권역별 골재 입도보정 사용에 따른 고품질 콘크리트의 기초적 특성
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김대건 (삼성에버랜드 건축 ENG그룹) , 최상환 (삼성에버랜드 건축 ENG그룹) , 문경식 (삼성에버랜드 건축 ENG그룹) , 조만기 (청주대학교 건축공학과) , 한민철 (청주대학교 건축공학과) , 한천구 (청주대학교 건축공학과)

In this study, conventional aggregate obtained from a ready mixed concrete factory and the aggregate with a modified grading produced in lab. condition were prepared. Results showed that a good grading of aggregate the ratio of 5~13 mm and 13~25 mm is 20~40 % produced in the lab. condition significantly improved the slump and the compressive strength of the concrete.

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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 권역별 5~13mm 골재의 입도보정 사용에 따른 콘크리트의 기초적 특성을 분석하고, 콘크리트 품질향상에 대한 치환율 및 활용성을 검토하고자 한다.
본 연구는 권역별 5~13mm 골재의 입도보정 사용에 따른 콘크리트의 기초적 특성에 대한 분석 및 활용성을 검토하고자 하였는데, 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

5 %를 만족하는 것으로 계획하였다. 배합은 권역별 서울, 인천·경기, 중부, 전남, 전북 총 5수준에 대하여 골재종류에 따라 동일하게 적용하였다. 측정사항으로 굳지 않은 콘크리트에서는 슬럼프, 공기량 및 단위용적질량을 측정하는 것으로 계획하였고, 경화 콘크리트에서는 재령별 압축강도를 측정하였으며, 실험방법은 모두 KS에 의거하여 표준적인 방법으로 실시하였다.
배합은 권역별 서울, 인천·경기, 중부, 전남, 전북 총 5수준에 대하여 골재종류에 따라 동일하게 적용하였다. 측정사항으로 굳지 않은 콘크리트에서는 슬럼프, 공기량 및 단위용적질량을 측정하는 것으로 계획하였고, 경화 콘크리트에서는 재령별 압축강도를 측정하였으며, 실험방법은 모두 KS에 의거하여 표준적인 방법으로 실시하였다. 또한, 그림 1은 굵은골재 사용에 따른 권역별 표준입도곡선을 나타낸 것이다.

성능/효과

그림 2는 권역별 골재입도분포에 따른 슬럼프를 나타낸 것이다. 전반적으로 골재입도보정한 배합의 경우 기존 레미콘 배합에 비해 낮은 유동성을 나타내었으나, 모두 목표 슬럼프 범위를 만족하는 것으로 나타났다.
그림 3은 권역별 골재종류에 따른 공기량 및 단위용적질량을 나타낸 것이다. 전반적으로 모두 목표 공기량 범위를 만족하는 것으로 나타났고, 골재입도보정한 배합의 경우 기존 레미콘 배합에 비해 높은 공기량을 나타내었는데, 이는 5~13 mm의 골재를 13~25mm골재에 치환사용함에 따라 골재의 갭그레이딩을 저하시켜 골재간의 유동성 증가에 기인한 것으로 사료된다. 또한, 골재입도의 경우 인천·경기, 중부 및 전남이 골재입도분포에서 타 지역에 비해 잔입자 및 굵은입자가 골고루 분포됨에 따라 유동성, 공기량 및 단위 용적질량이 증가된 것으로 판단된다.
전반적으로 모두 목표 공기량 범위를 만족하는 것으로 나타났고, 골재입도보정한 배합의 경우 기존 레미콘 배합에 비해 높은 공기량을 나타내었는데, 이는 5~13 mm의 골재를 13~25mm골재에 치환사용함에 따라 골재의 갭그레이딩을 저하시켜 골재간의 유동성 증가에 기인한 것으로 사료된다. 또한, 골재입도의 경우 인천·경기, 중부 및 전남이 골재입도분포에서 타 지역에 비해 잔입자 및 굵은입자가 골고루 분포됨에 따라 유동성, 공기량 및 단위 용적질량이 증가된 것으로 판단된다.
그림 4는 권역별 골재종류에 따른 재령 별 압축강도를 나타낸 것이다. 전반적으로 골재입도를 보정한 배합이 모든 재령에서 기존 레미콘 배합에 비해 높은 압축강도 발현율을 나타내었다. 특히, 인천·경기, 중부 및 전남의 배합의 경우 높은 공기량을 확보하였음에도 불구하고, 타 배합에 비해 높은 압축 강도 발현율을 나타내었는데, 이는 전술한 바와 같이 골재의 충분한 연속입도의 품질확보와 5~13mm골재를 13~25mm골재에 치환사용함에 따라 골재간의 갭그레이딩을 억제하여 콘크리트 내부 최밀충전에 의해 압축강도 발현율이 높아진 것으로 사료된다.
전반적으로 골재입도를 보정한 배합이 모든 재령에서 기존 레미콘 배합에 비해 높은 압축강도 발현율을 나타내었다. 특히, 인천·경기, 중부 및 전남의 배합의 경우 높은 공기량을 확보하였음에도 불구하고, 타 배합에 비해 높은 압축 강도 발현율을 나타내었는데, 이는 전술한 바와 같이 골재의 충분한 연속입도의 품질확보와 5~13mm골재를 13~25mm골재에 치환사용함에 따라 골재간의 갭그레이딩을 억제하여 콘크리트 내부 최밀충전에 의해 압축강도 발현율이 높아진 것으로 사료된다.
1) 권역별 골재 입자 및 형상에 따라 골재 치환율의 차이를 나타내었으며, 조립률 6.54의 20~40 % 치환비율이 효과적인 것으로 나타났다.
2) 골재의 입도보정은 유동성이 저하하는 것으로 나타나지만, 기존 배합과의 차이는 미미하며, 공기량 및 압축강도가 증가하는 것으로 나타나, 골재입도보정은 콘크리트 품질향상에 효과적인 것으로 판단된다.

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