순환골재 치환율에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 특성

심종성(Sim Jongsung),박철우(Park Cheolwoo),박성재(Park Sung Jae),김용재(Kim Yong Jae) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.1A

As a manufacturing process of recycled aggregate improves the quality of recycled aggregate shall be sufficient enough to be used for structural concrete. This study characterized compressive strength and elastic modulus of concrete that used recycled coarse and fine aggregate. Before the strength tests, the fundamental characteristics of recycled aggregate were preliminarily analyzed and the recycled aggregate satisfied the class 1 requirements in KS F 2573. As the replacement ratio increased, the compressive strength and elastic modulus of recycled aggregate concrete decreased. When the coarse and fine aggregates were completely replaced with the recycled, the compressive strength and elastic modulus were decreased by 13% and 31 %, respectively. Based on the test results, this study suggests equations for predicting the compressive strength and elastic modulus of the recycled aggregate concrete with respect to the replacement ratio. The values from the equations were in good agreement with the test data from this study and others. 본 논문에서는 최근 고도처리로 생산되는 순환골재의 품질을 분석하고, 이를 구조용 콘크리트에 적용하였을 경우 구조물의 설계 및 해석에서 가장 기초적으로 요구되는 물성인 압축강도와 탄성계수의 변화를 순환굵은골재 및 순환잔골재의 치환율에 따라 검토하고자 하였다. 실험결과 순환굵은골재 및 순환잔골재는 KS F 2573의 1종의 기준을 만족하였으며, 순환골재의 치환율이 증가할수록 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수는 감소하는 경향이 나타났다. 특히 순환골재로 전량치환 하였을 경우의 압축강도와 탄성계수는 일반골재콘크리트 대비 약 13%와 약 31%가 저하되었다. 이러한 실험결과를 기초로 순환 골재 치환율에 따른 순환골재콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 추정식을 새로이 제안하였으며, 기존의 국내외 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검토하였다.

초임계이산화탄소-물-골재 반응을 이용한 폐모르타르와 순환골재의 중성화 처리

김태형,이진균,정철우,김지현,이민희,김선옥,Kim, Taehyoung,Lee, Jinkyun,Chung, Chul-woo,Kim, Jihyun,Lee, Minhee,Kim, Seon-ok 대한자원환경지질학회 2018 자원환경지질 Vol.51 No.4

기존 연구에서 초임계$CO_2$($scCO_2$)-물-순활골재 반응을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 중성화(pH 저감) 처리에서 가장 문제시되었던 오랜 처리시간의 한계(최대 50일)를 최소 3시간까지 단축하는 배치실험과 칼럼실험을 수행하였다. 모르타르(골재를 포함하지 않은 시멘트+모래 혼합체)와 모르타르에 골재를 포함하는 2 종류의 순환골재를 실험에 사용하였다. 입자 크기별로 분류한 세 종류의 폐모르타르 시료에 대하여 $scCO_2$-물-폐모르타르 반응 시간을 1시간부터 24시간까지 다하게 설정하여 반응시킨 후, 폐모르타르의 pH가 지속적으로 9.8 이하로 낮게 유지되는 최소 반응시간을 결정하는 용출 배치실험을 실시하였다. 실제 현장에서 다량의 순환골재를 중성화 처리하는 경우 비평형상태에서 용출이 발생하는데, 이러한 kinetic 효과를 고려한 순환골재의 실제 pH 저감 효율을 측정하고자 대형 칼럼 연속 용출 실험을 실시하였다. 배치실험의 경우, 고압셀 내부에서 3차 증류수 70 mL와 순환골재 시료 35 g을 혼합한 후 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 1시간 ~ 24시간 동안 반응시켜 중성화 처리하였다. 처리 후 건조시킨 폐모르타르 시료 10 g + 증류수 50 ml의 비율(1:5 비율)로 혼합하여 10분 동안 150 rpm으로 교반한 후 정치시키고, 총 15일 동안 용출시간 별로 용출수의 pH를 측정하였다. 중성화 처리 후 순환골재의 광물학적 변화를 확인하기 위하여 처리 전/후 XRD, TG/DTA 등의 분석을 실시하였다. 대형 칼럼(직경 16 cm, 높이 1 m) 용출실험을 위해 순환골재 2 종류를 대상으로 3시간 동안 중성화 처리한 순환골재와 처리하지 않은 순환골재로 칼럼을 충진한 후, 증류수를 칼럼 상부에 설치된 스프링클러를 통하여 일정하게 총 220 L를 주입하였다. 칼럼에 충진된 순환골재를 통과하여 하부로부터 유출되는 유출수의 pH와 $Ca^{2+}$ 농도를 시간별로 측정하였다. 배치실험 결과 폐모르타르 시료(직경 10 ~ 13 mm)의 경우 3시간의 중성화 처리에 의해 용출액의 pH가 법적 허용기준인 9.8이하를 유지하는 것으로 나타났다. $scCO_2$ 반응 후 골재의 XRD, TG/DTA 분석 결과, 중성화 처리에 의해 시멘트 모르타르의 주성분인 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$) 성분이 감소한 반면 방해석($CaCO_3$)이 2차 광물로 생성됨을 알 수 있었다. 칼럼 실험 결과 중성화 처리한 순환골재의 용출수는 kinetic 효과를 고려한 경우에도 굵은골재와 잔골재 모두 용출수의 pH가 9.8 이하로 유지되어, $scCO_2$를 이용한 순환골재의 3시간 중성화 처리에 의해 건설현장에서 재활용이 가능한 것으로 밝혀졌다. The batch and column experiments were performed to overcome the limitation of the neutralization process using the $scCO_2$-water-recycled aggregate, reducing its treatment time to 3 hour. The waste cement mortar and two kinds of recycled aggregate were used for the experiment. In the extraction batch experiment, three different types of waste mortar were reacted with water and $scCO_2$ for 1 ~ 24 hour and the pH of extracted solution from the treated waste mortar was measured to determine the minimum reaction time maintaining below 9.8 of pH. The continuous column experiment was also performed to identify the pH reduction effect of the neutralization process for the massive recycled aggregate, considering the non-equilibrium reaction in the field. Thirty five gram of waste mortar was mixed with 70 mL of distilled water in a high pressurized stainless steel cell at 100 bar and $50^{\circ}C$ for 1 ~ 24 hour as the neutralization process. The dried waste mortar was mixed with water at 150 rpm for 10 min. and the pH of water was measured for 15 days. The XRD and TG/DTA analyses for the waste mortar before and after the reaction were performed to identify the mineralogical change during the neutralization process. The acryl column (16 cm in diameter, 1 m in length) was packed with 3 hour treated (or untreated) recycled aggregate and 220 liter of distilled water was flushed down into the column. The pH and $Ca^{2+}$ concentration of the effluent from the column were measured at the certain time interval. The pH of extracted water from 3 hour treated waste mortar (10 ~ 13 mm in diameter) maintained below 9.8 (the legal limit). From XRD and TG/DTA analyses, the amount of portlandite in the waste mortar decreased after the neutralization process but the calcite was created as the secondary mineral. From the column experiment, the pH of the effluent from the column packed with 3 hour treated recycled aggregate kept below 9.8 regardless of their sizes, identifying that the recycled aggregate with 3 hour $scCO_2$ treatment can be reused in real construction sites.

순환골재의 사용성 확대를 위한 연구: 원심력콘크리트로의 적용

심종성,박철우,박성재,김현중,김태광,이만석,Sim, Jong-Sung,Park, Cheol-Woo,Park, Sung-Jae,Kim, Hyun-Jung,Kim, Taeg-Wang,Lee, Man-Suk 한국건설순환자원학회 2006 한국건설순환자원학회지 Vol.2 No.1

순환골재의 생산기술이 향상됨에 따라 순환골재를 사용한 순환골재콘크리트의 품질은 일반골재를 사용한 콘크리트의 품질과 경쟁할 수 있는 수준으로 향상되었다. 따라서 순환골재를 구조부재에 사용하는 것은 가능할 것으로 예상되고 있다. 그러나 대부분의 연구들은 순환골재을 사용한 콘크리트의 강도, 내구성 등의 기초적인 연구에만 집중되고 있다. 본 연구에서는 순환골재의 구조부재로서의 사용처 확대를 위하여, 순환굵은골재 및 순환잔골재의 다양한 혼입률(순환굵은골재: 0%, 20%, 40%, 60%, 100%; 순환잔골재 0%, 30%, 60%, 100%)에 따른 원심력콘크리트의 강도 특성을 검증하고자 하였다. 또한 원심력콘크리트의 품질 및 성능향상을 기대하며 특수 가공된 셀룰로오스섬유의 다양한 혼입에 따른 강도특성을 검증하였다. 실험결과, 일반굵은골재와 순환잔골재을 혼입한 시험체(NR 시험체)의 강도는 72MPa로써 일반굵은골재와 일반잔골재를 사용한 기준시험체(NN 시험체)의 강도 74MPa과 유사한 수준을 나타내었다. 따라서 순환잔골재는 고강도 원심력콘크리트 제품에 100% 혼입사용이 가능한 것으로 판단된다. 또한 특수 가공 처리된 셀룰로오스섬유를 혼입한 모든 시험체의 강도는 약 70MPa로 측정되었으나, 섬유 혼입량이 증가할수록 시험체의 강도는 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 특수 가공 처리된 셀룰로오스섬유는 원심력콘크리트 제품에 충분히 적용 가능 한 것으로 판단된다. Along with recent improvement of recycling technique, the quality of the recycled concrete aggregate have become very competitive to the natural concrete aggregate. Therefore, a practical use of the recycled concrete aggregate may be possible for structural members. Majority studies about the recycled concrete aggregate was emphasized a limitation of fundamental study concerned with a strength characteristics and durability of the recycled aggregate concrete, there is use for the structural members. Therefore, for the extension of application of recycled concrete aggregate, this investigation verifies the strength characteristics recycled concrete aggregate of the spun-concrete products with various coarse and fine recycled aggregate replacement ratio(coarse recycled aggregate: 0%, 20%, 40%, 60%, 100%; fine recycled aggregate: 0%, 30%, 60%, 100%) and with addition of cellulose fibers(0%, 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0.08%). From the test results, The strength of spun concrete used with recycled aggregate [NR specimen], was measured as 72MPa, was found to be very approximately to the strength of spun concrete used with the natural aggregate(NN specimen), was measured as 74MPa, when only fine aggregate was replaced with the recycled. Therefore, the fine recycled concrete aggregate can be successfully used in the spun high strength concrete product. The compressive strength of all specimens used the specialty cellulose fiber were measured as about 70M Pa, however, the increasement of the specialty cellulose fiber content is showed to decrease compressive strength of spun concrete. Therefore, it is anticipated that the specialty cellulose fiber can be applied to the various spun concrete products.

고품질 순환골재 활용에 따른 건설 산업의 경제적 효과 및 순환골재 생산 산업의 비용 편익 분석

최원영(Won-Young Choi),전찬수(Chan-Soo Jeon),김상헌(Sang-Heon Kim),김태형(Tae-Hyoung Kim),전덕우(Duk-Woo Jeon) 한국건설순환자원학회 2021 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.9 No.4

본 연구는 순환골재의 고품질 사용 활성화를 위해 품질확보 기술의 뒷받침을 전제로 하여 순환골재의 활용에 따른 건설 산업의 경제적 효과 및 순환골재 생산 산업의 가치 증대 영향을 분석을 목적으로 한다. 이에 고품질 순환골재 활용을 통해 얻을 수 있는 레미콘 생산비용을 순환골재 품질기준에서 권고한 순환골재 적용 비율에 따라 분석하고, 국내 레미콘 산업규모와 순환골재 물량 충족률을 파악하여 일반레미콘과 순환골재 적용 레미콘 산업의 경제적 효과를 분석하였으며, 비용 편익 분석법을 활용하여 고품질의 순환골재 생산 및 판매에 따른 편익을 검토하였다. 그 결과 레미콘 생산비용은 적용 비율에 따라 2.3∼16.2%의 절감효과를, 순환골재 활용에 따른 건설 산업의 경제적 효과는 약 1,068∼1,426억 수준을, 순환골재 생산 산업의 가치 증대 영향은 약 1.22배 편익을 발생시켰다. The purpose of this study is to analyze the economic effect of the use of recycled aggregate on the construction industry and the effect of increasing the value of the recycled aggregate production industry on the premise of supporting quality assurance technology to promote the high-quality use of recycled aggregate. Accordingly, the production cost of ready-mixed concrete that can be obtained through the use of high-quality recycled aggregate is analyzed according to the recycled aggregate application rate recommended in the recycled aggregate quality standard, The economic effect of general ready-mixed concrete and recycled aggregate-applied ready-mixed concrete industry was analyzed by identifying the domestic ready-mixed concrete industry scale and the rate of satisfaction of recycled aggregate volume, and a cost-benefit analysis method was used to examine the benefits of high-quality recycled aggregate production and sales. As a result, the production cost of ready-mixed concrete is reduced by 2.3∼16.2% depending on the application rate, the economic effect of the use of recycled aggregate on the construction industry is about 106.8∼142.6 billion KRW, and the effect of increasing the value of the recycled aggregate production industry generated about 1.22 times the benefit.

설계기준 강도별 순환골재 콘크리트의 탄산화 특성

이준(Jun Lee),이봉춘(Bong-Chun Lee),조영근(Young-Keun Cho),박광민(Kwang-Min Park),정상화(Sang-Hwa Jung) 한국건설순환자원학회 2017 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.5 No.1

본 연구에서는 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은골재 및 순환잔골재를 사용하여 콘크리트의 설계기준 강도(21, 35, 50㎫) 및 순환골재의 혼입조건 변화가 콘크리트의 탄산화 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과 순환 굵은골재의 혼입률 변화에 따른 콘크리트의 슬럼프는 순환골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 동등하거나 양호한 유동성을 나타내는 것으로 나타났으며, 순환 잔골재를 혼입한 경우는 혼입률이 증가함에 따라 슬럼프가 감소되는 결과를 나타냈다. 또한, 순환 굵은골재 및 순환 잔골재의 혼입률이 증가할수록 콘크리트의 압축강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 순환골재 혼입률이 50%를 초과할 경우 급격한 강도 감소 경향을 나타냈다. 그리고 탄산화 깊이는 모든 순환골재 종류에서 혼입률이 증가함에 따라 최대 40%까지 증가하는 결과를 나타냈으며 낮은 강도 수준의 콘크리트 일수록 순환골재 활용에 따른 탄산화 저항성 저하 정도가 큰 것으로 나타났다. 그리고 콘크리트의 압축강도가 증가할수록 순환골재 혼입에 따른 영향은 감소되어, 고강도 영역에서는 일반 콘크리트와 유사한 탄산화 특성을 발현하는 것으로 분석되었다. 따라서 순환골재를 콘크리트용 재료로 대량 활용하기 위해서는 콘크리트의 탄산화 저항성의 개선 위한 혼화재료의 적용 또는 배합설계상 조정을 통한 강도의 개선 등이 필요할 것으로 판단된다. This paper presents mechanical properties and carbonation behavior of the recycled aggregate concretes(RAC) in which natural aggregate was replaced by recycled coarse aggregate and fine aggregate by specified concrete strength levels(21, 35, 50㎫). A total of 18 RAC were produced and classified into six series, each of which included three mixes designed with three specified concrete strength levels of 21㎫, 35㎫ and 50㎫ and three recycled aggregate replacement ratios of 0, 50 and 100%. Physical and mechanical properties of RAC were tested for slump test, compressive strength, and carbonation depth. The test results indicated that the slump of RAC could be improved or same by recycled coarse aggregate replacement ratios, when compared with natural aggregate. But slump of RAC was decreased as the recycled fine aggregate replacement ratios increase. Also, the test results showed that the compressive strength was decreased as the recycled aggregate replacement ratios increased and it had a conspicuous tendency to decrease when the content of the recycled aggregate exceeded 50%. Furthermore, the result indicated that the measured carbonation depth increases by 40% with the increase of the recycled aggregate replacement. In the case of the concrete having low level compressive strength, the increase of carbonation depth tends to be higher when using the RCA. However, the trend of carbonation resistivity in high level compressive strength concrete is similar to that obtained in natural aggregate concrete. Therefore, an advance on the admixture application and mix ratio control are required to improve the carbonation resistivity when using the recycled aggregate in large scale.

조강시멘트와 순환골재를 적용한 콘크리트의 증기양생조건별 압축강도 특성

김용재(Kim, Yong-Jae),김승원(Kim, Seung-Won),박철우(Park, Cheol-Woo),심종성(Sim, Jong-Sung) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.1

순환골재는 천연골재가 부족한 국내에서 매우 유용한 골재자원이며, 정부에서도 이러한 중요성을 인식하고 순환골재의 고부가가치 활용을 위한 다양한 정책을 제안하고 있다. 그러나 현재 국내에서 생산되는 순환골재는 대부분 성토, 매립 등 저부가가치의 용도로 활용되고 있으며 구조용 부재와 같은 고부가가치 활용은 아직 이루어지지 않고 있다. 국내 순환골재 생산기술은 세계적인 수준임에도 불구하고 순환골재콘크리트의 구조용 부재적용은 아직 이루어지지 않고 있으며 이는 순환골재의 표면에 부착된 부착모르타르와 순환골재의 생산과정에서 발생되는 균열로 인해 순환골재콘크리트의 품질을 예측하고 조절하기 어렵기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구에서는 순환골재콘크리트의 현장적용성 증진을 위한 일환으로 순환골재, 조강시멘트, 증기양생 최고온도 및 최고온도 지속시간이 순환골재콘크리트에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. Recycled aggregate is a valuable resource in Korea in lack of natural aggregate. Government recognizes the importance and suggests various policies enhancing its use for higher value-added application. Most of recycled aggregate produced currently in Korea, however, is applied for low value-added uses such as embankment, reclamation, etc. Its higher valued application such as for structural concrete is very limited. Although domestic manufacturing technology of recycled aggregate is at the world level, recycled aggregate is not applied for structural concrete. Primary reasons for the limited use of the recycled aggregate include bonded mortar and cracks occurred during crushing and hence it is very difficult to predict and control the quality of recycled aggregate concrete. This research intended to grasp combined characteristics of recycled aggregate, high early strength cement, maximum temperature and time duration of steam curing and then, analyze the effects of factors. Also, it suggested the method to improve field applicability of recycled aggregate concrete.

탄산화반응 순환골재의 pH저감특성에 대한 실험적 연구

박동철,이정우,황무연 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

국내 건설폐기물의 재활용 촉진으로 인해 순환골재의 사용이 증가되고 상황에서 물의 접근이 용이한 수변지역 등에 순환골재를 사용 시 알칼리수 용출에 의한 토양과 지하수오염의 환경문제가 지속적으로 제기되고 있다. 이러한 환경문제 방지 대안으로 순환골재의 알칼리수 용출 저감을 위한 환경관리기준이 마련되어 있으며 이와 관련해서 2013년 “건설폐기물 재활용촉진에 관한 법률 시행령” 에 따라 “순환골재를 배수층 설치용으로 사용할 때에는 수소이온농도지수(pH) 9.8이하인 순환골재를 사용” 하는 것으로 한정하고 있다. 국내에서는 순환골재의 용출수 저감을 위해 순환골재 생산 시 파쇄, 박리 등의 기술을 이용해 순환골재 표면의 알칼리 용출 요인을 제거하고 있으나 알칼리수 용출수 pH저감 효과가 낮으며, 일부에서는 순환골재 사용 시 반복세척 공정을 적용하고 있으나 이 또한 pH저감 효과가 미미한 것으로 나타났다. 따라서 순환골재의 활용증대와 순환골재 사용에 따른 알칼리 용출수에 의한 환경오염문제 해결을 위해 순환골재 pH저감 기술에 대한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 순환골재에 탄산화반응 처리를 통해 CO2 활용과 용출수의 pH저감특성에 대해 평가하였다. 그 결과 탄산화반응 촉매를 사용하여 탄산화 처리한 순환골재의 용출수는 pH 9.8이하인 것으로 확인되었다. 이에 따라 CO2 활용 탄산화반응 처리한 순환골재는 배수층 설치용도로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

탄산화반응 순환골재의 pH저감특성에 대한 실험적 연구

박동철,이정우,황무연 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

국내 건설폐기물의 재활용 촉진으로 인해 순환골재의 사용이 증가되고 상황에서 물의 접근이 용이한 수변지역 등에 순환골재를 사용 시 알칼리수 용출에 의한 토양과 지하수오염의 환경문제가 지속적으로 제기되고 있다. 이러한 환경문제 방지 대안으로 순환골재의 알칼리수 용출 저감을 위한 환경관리기준이 마련되어 있으며 이와 관련해서 2013년 “건설폐기물 재활용촉진에 관한 법률 시행령” 에 따라 “순환골재를 배수층 설치용으로 사용할 때에는 수소이온농도지수(pH) 9.8이하인 순환골재를 사용” 하는 것으로 한정하고 있다. 국내에서는 순환골재의 용출수 저감을 위해 순환골재 생산 시 파쇄, 박리 등의 기술을 이용해 순환골재 표면의 알칼리 용출 요인을 제거하고 있으나 알칼리수 용출수 pH저감 효과가 낮으며, 일부에서는 순환골재 사용 시 반복세척 공정을 적용하고 있으나 이 또한 pH저감 효과가 미미한 것으로 나타났다. 따라서 순환골재의 활용증대와 순환골재 사용에 따른 알칼리 용출수에 의한 환경오염문제 해결을 위해 순환골재 pH저감 기술에 대한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 순환골재에 탄산화반응 처리를 통해 CO₂ 활용과 용출수의 pH저감특성에 대해 평가하였다. 그 결과 탄산화반응 촉매를 사용하여 탄산화 처리한 순환골재의 용출수는 pH 9.8이하인 것으로 확인되었다. 이에 따라 CO₂ 활용 탄산화반응 처리한 순환골재는 배수층 설치용도로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

산 침지법을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 알칼리 용출특성 저감

신택수,윤철,김광렬,정선기,연익준 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

국내 건설폐기물 발생량과 이의 처리비용은 매년 증가 추세에 있다. 건설폐기물중 60%를 차지하는 폐콘크리트는 파쇄, 선별 등 중간처리를 거쳐 순환골재로 생산, 재활용되나, 순환골재의 60% 이상이 성・복토용으로 단순 재활용되고 있어, 다양한 고부가가치로의 재활용 방안 연구가 요구된다. 현재까지 순환골재의 물리・구조적 특성을 활용하는 방안으로 도로기층용이나 콘크리트용 골재로 재활용 하는 방안이 연구되고 고품질 순환골재 제조 방법으로 가열방법, 코팅방법, 산처리방법 등이 시도되었다. 또 순환골재의 화학적 특성을 이용하는 방법으로 산성수 중화 및 중금속 흡착에 관한 연구도 보고되었다. 그러나, 순환골재는 사용 용도나 환경에 따라 알칼리 용출 등 환경에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 재활용 기술개발에 선행하여 순환골재의 화학적 특성이 환경에 미치는 영향을 규명하고, 이에 따른 품질기준 마련과 영향 저감을 위한 기술개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 페콘크리트 순환골재를 대상으로 알칼리 용출특성과 산성중화능력 등 순환골재의 화학적 특성을 규명하고 환경에 미치는 영향 정도를 예측하며, 여러 가지 산으로 침지법을 이용하여 이의 저감방안을 모색함으로써, 순환골재의 고부가가치 재활용을 위한 기술 개발과 사용 용도에 맞는 품질 기준 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 폐콘크리트 순환골재는 D사에서 25 mm 이하로 도로보조기층용 순환골재 기준에 맞게 생산한 것을 입도별로 세분하여 실험하였고, 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 알칼리 용츨 특성 조사를 위해, 순환골재 구성 화학성분을 XRF로 분석하였고, 물과 접촉하여 발생하는 수산화기 농도를 측정하였다. 또한 적정법으로 알칼리도를 측정하였으며, 순환골재에서 용출되는 알칼리 성분을 산을 연속적으로 투입하여 중화하면서 소비된 산의 양으로 산 중화능력을 직접 측정하였다. 순환골재의 중금속 용출특성은 폐기물공정시험방법(KLT)과 EPA의 폐기물 용출시험방법(TCLP)에 따라 비교 실험하였다. 이를 바탕으로 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 순환골재 크기별로 황산, 질산, 아세트산 등 여러 가지 산용액에 산의 농도(0.2 N, 2 N)와 접촉시간(12 hr, 48 hr)을 달리하면서 침지 처리하여 순환골재에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화함으로써 알칼리용출량 저감 효과를 분석하였다. 연구결과 순환골재 구성성분중 알칼리 용출 특성과 관련이 큰 CaO 성분은 순환골재 크기가 작을수록 함량이 높았으며, 대체로 25.3 ~ 50.4% 범위였다. 순환골재를 증류수와 접촉시키면 pH가 빠르게 상승하며, 순환골재에서 용출되는 알칼리도 유발물질은 대부분 수산화물(OH-)에서 기인하였다. 순환골재의 산성중화능력은 연속식 반응기에서 누적 발생 총알칼리도를 측정하는 방법에 비해 회분식 반응기에서 알칼리도를 중화하는데 소요되는 산의 양을 측정하는 방법이 순환골재에서 용출되는 알칼리 양이 더 높게 평가되었으며, 단위 질량(g)당 발생하는 알칼리도는 최대 90.83 mg 정도였다. 중금속 용출은 TCLP법이 더 높은 용출농도를 나타내었고, 입경이 작을수록 용출 농도가 대체로 높았으나 유해폐기물 기준에는 미치지 못하였다. 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 2 N의 황산 혹은 질산에서 12시간 이상 전처리한 경우, 알칼리 용출량을 61.3 ~ 82.3%까지 저감시킬 수 있었다.

기후변화에 의한 극한조건에서 양생되어진 순환골재와 혼화제를 활용한 콘크리트의 성능검토

김성철 ( Sung-chul Kim ),김장호 ( Jangho-jay Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2016 No.2

세계적으로 기후변화가 발생하고 있다. 건설현장에서 직·간접적으로 영향을 미쳐 구조물의 공사 진행기간이 연장되어 경제적 손실을 초래하고, 기후변화를 고려하지 못한 상황으로 콘크리트의 품질저하가 발생하여 결국 인명피해와 재산피해도 나타난다. 또한, 환경 보호에 대한 사회적 인식으로 건설현장에서 건설자재를 수급하고 처리하는 것에 어려움을 겪고 있다. 실질 재활용 비율을 높이기 위해서 안정성 및 내구성확보를 위한 다양한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 순환골재와 혼화제를 활용한 콘크리트의 특징을 확인하고 기후변화의 영향을 검토한다. 풍속과 일조시간에 대하여 28일 양생을 실시하여 실험하였다. 혼화제를 활용한 순환골재 콘크리트 공시체는 KS F 2403의 방법에 따라 제작하였으며, 혼화제의 첨가량에 따른 실험을 통하여 적정 배합비를 선정한 후, 풍속과 일조시간의 변수를 고려하여 양생을 진행하였다. 혼화제를 활용한 순환골재 콘크리트의 강도를 비교하였다. 일반골재 콘크리트, 순환골재 콘크리트, 그리고 혼화제를 활용한 순환골재 콘크리트 세 가지 분류로 실험을 진행하였다. 일반골재 콘크리트와 순환골재 콘크리트를 비교하여보면, 압축강도 풍속-일조시간의 경우 압축강도의 변화량을 살펴보면, 전체적으로 28일 강도가 목표설계기준강도(27MPa)의 약 70~80% 정도 발현되는 것을 확인할 수 있다. 인장강도는 적정한 범위를 만족하였다. 3일 강도의 경우 일반 골재와 유사하였으나, 7일 강도부터 일반골재와 차이가 발생하는 것이 보이며, 28일 강도의 경우 전체적으로 확연히 저하되는 것을 확인할 수 있다. 인장강도도 압축강도와 유사한 경향을 나타내어, 콘크리트에 전체적으로 영향을 끼친다고 볼 수 있다. 순환골재 콘크리트와 혼화제를 혼입한 순환골재 콘크리트의 강도의 경우, 3일 강도의 경우 목표설계기준강도의 최대 70%까지 발현되는 것을 확인할 수 있다. 7일 강도는 혼화제 혼입 유무에 따른 차이가 조금 줄어드는 것이 보이며, 28일 강도의 경우 전체적으로 조금 더 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 혼화제로 인하여 강도가 차이나는 현상이 나타나는 이유는 첫째로, 콘크리트의 양생과정에서 지속된 풍속조건이 가해질 경우, 콘크리트 내부의 수분의 이동 및 증발로 인하여 충분한 수화반응이 일어나지 못 할 것이다. 또한, 풍속이 높은 부분에서는 양생자체가 제대로 되지않아 혼화제로 인한 강도의 이득이 저하된 양생에 영향을 끼치지 못하는 것을 볼 수 있다.