슬럼프 고정 순환골재콘크리트의 물리적 특성 및 압축강도 추정에 관한 실험적 연구

김상헌,전찬수,이세현 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.2

This study was a basic research for actual production of recycled aggregate concrete, and experiments were carried out on the change of water cement ratio and physical properties of recycled aggregate concrete with fixed slump. Results were as follows. Concrete using recycled aggregate were required increased water to maintain the target slump, and the recycled fine aggregate are necessary more increased water more than the recycled coarse aggregate. The replacement ratio of recycled fine aggregate be less than 60%, would be possible to obtain the air content volume that did not deviate from the concrete quality specification. The compressive strength of concrete using recycled aggregate decreased with increasing the replacement of recycled aggregate, and compressive strength decreased by 25% when 100% recycled fine aggregate were replaced. As a result of analyzing the correlation of compressive strength according to the mixing factors of concrete, it was found that replacement of recycled fine aggregate> water cement ratio> air content volume were influenced in order. 본 연구는 콘크리트 산업에 있어 자원 고갈, 환경 문제 등을 대처할 수 있는 순환골재의 활용을 촉진하며 순환골재콘크리트의 레미콘 실생산을 위한 기초적 연구로서, 순환골재 사용량에 따른 슬럼프 고정 순환골재콘크리트의 물시멘트비 변화 및 물리적 특성을 실험하고 그 결과를 회귀분석하여 순환골재콘크리트의 압축강도 추정을 위한 단위시멘트량, 순환골재의 사용량, 물시멘트비 등 레미콘 생산 조건을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 순환골재를 사용한 콘크리트는 목표 슬럼프를 유지하기 위해서는 단위수량 증가가 요구되며, 순환굵은골재보다 순환잔골재의 치환에 더 많은 단위수량의 증가가 필요하였다. 순환잔골재의 치환율은 60%이하는 레미콘 품질기준에 벗어나지 않는 공기량 확보가 가능하였다. 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도는 순환골재의 치환율이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 순환잔골재를 100% 치환한 경우 압축강도는 25%정도 저하하였다. 순환골재를 사용한 콘크리트의 배합인자에 따른 압축강도의 상관관계를 분석한 결과, 순환잔골재>물시멘트비>공기량 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.

산업부산물 혼합재를 활용한 재생골재 콘크리트의 성능개선

장홍석,강지존,전성환,전세환 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

기존의 건축・토목 재료의 연구개발은 고성능화 및 다기능화를 중심으로 행해져 왔다. 그러나 현재에는 고성능화 및 다기능화 뿐만 아니라 환경부하를 우선적으로 고려하고 각종 순환자원을 적극적이고 효과적으로 활용하는 건축・토목재료의 연구개발이 요구되는 시점이다. 특히, 시멘트산업은 그 규모의 크기로부터 비롯하여 자원소비량 및 CO2의 배출량이 가장 많은 산업으로 지적되고 있기 때문에 시멘트 생산에 있어서 각종 산업부산물 또는 폐기물을 활용함으로써 천연자원 소비량을 감축시키고 또한 저에너지 소비형 생산방식의 개발을 통해 CO2의 배출량을 감축시킬 수 있는 기술개발 등이 시급한 과제로 떠오르게 되었다. 국토교통부 「순환골재 품질기준」에 따르면 순환 굵은골재의 혼입량을 전체 굵은골재량의 30%이하로 할 경우 장기 내구성 및 안전성에 무리가 없을 것이라고 제시한 바 있으며, 국내 기존의 연구결과에 따르면 1종 순환 굵은골재 콘크리트의 경우에는 전체 굵은골재량의 50%까지 순환 굵은골재로 치환하여도 큰 문제가 발생되지 않는다고 보고된 바 있다. 본 연구는 구조적인 안정성과 장기 안정성을 고려하여 순환 굵은골재의 치환율을 「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 한계값인 30% 이상(60%까지)으로 설정하였다. 특히, 일반적인 프리캐스트 암거의 설계기준강도는 34MPa 이상으로 「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 최대 설계기준강도인 27MPa를 상회하는 값을 가능하도록 하며, 기존의 재생골재를 활용한 콘크리트의 강도저하 및 재료분리현상을 최소화하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그미분말과 탈황석고를 적극 활용하여 콘크리트 2차 제품용 혼합재를 개발하는 것이 본 연구의 목표이다. 연구결과 탈황석고 및 고로슬래그미분말의 포졸란반응 유도로 강도발현성 확보와 일부 증점제 혼입으로 인한 재료분리 현상의 현저한 저감으로 재생골재의 활용성을 높인 콘크리트의 생산이 가능함을 확인하였다.

순환골재가 고유동 콘크리트의 유동특성에 미치는 영향

이승진(Seung-Jin Lee),박상준(Sang-Jun Park) 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회) 2023 산업기술연구논문지 (JITR) Vol.28 No.4

본 연구에서는 순환골재를 고유동 콘크리트용 골재로 활용함으로써 순환골재의 활용을 촉진하고자 하였다. 본 연구에 사용된 순환골재는 설계기준강도가 40MPa인 콘크리트를 6개월간 양생한 후, 죠 크러셔로 파쇄한 것이다. 순환 골재를 이용한 고유동 콘크리트의 특성을 평가하기 위해 순환골재 대체율, W/B, 잔골재 부피비(Sr) 등 다양한 콘크 리트 배합조건을 검토하였다. 유동성, 편석 저항성, 충전성을 평가하기 위해 슬럼프 유동시험, L-깔때기 유동시험, 깔대기 시험을 실시하였다. 그 결과 요구성능을 만족할 수 있는 순환골재를 이용한 고유동 콘크리트의 배합조건을찾을 수 있었는데, 순환골재 대체율은 50% 이하, W/B는 37% 이하, 그리고 Sr은 47% 이하인 것으로 나타났다. The purpose of this study was to promote the use of recycled aggregates by using recycled aggregates as aggregates for high flowing concrete. The recycled aggregate used in this study was made by curing concrete with a Fck 40 MPa for 6 months and then crushing it using a Jaw crusher. To evaluate the properties of high flowing concrete using recycled aggregates, various concrete mixture conditions such as replacement rate of the recycled aggregates, W/B and Volume ratio of fine aggregate(Sr) were reviewed. Slump flow test, L-funnel flow test and funneling test were conducted to estimate flowability, resistance to segregation and fillingability. As a result, the mixture conditions of high flowing concrete using recycled aggregate to satisfy the required performance could be found; the replacement rate of the recycled aggregate of below 50%, W/B of below 37% and Sr of below 47%.

산업부산물 혼합재를 활용한 재생골재 콘크리트의 성능개선

장홍석 ( Hong-seok Jang ),강지존 ( Ji-jon Kang ),전성환 ( Seong-hwan Jeon ),전세환 ( Se-hwan Jeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

기존의 건축·토목 재료의 연구개발은 고성능화 및 다기능화를 중심으로 행해져 왔다. 그러나 현재에는 고성능화 및 다기능화 뿐만 아니라 환경부하를 우선적으로 고려하고 각종 순환자원을 적극적이고 효과적으로 활용하는 건축·토목재료의 연구개발이 요구되는 시점이다. 특히, 시멘트산업은 그 규모의 크기로부터 비롯하여 자원소비량 및 CO₂의 배출량이 가장 많은 산업으로 지적되고 있기 때문에 시멘트 생산에 있어서 각종 산업부산물 또는 폐기물을 활용함으로써 천연자원 소비량을 감축시키고 또한 저에너지 소비형 생산방식의 개발을 통해 CO₂의 배출량을 감축시킬 수 있는 기술개발 등이 시급한 과제로 떠오르게 되었다. 국토교통부 「순환골재 품질기준」에 따르면 순환 굵은골재의 혼입량을 전체 굵은골재량의 30%이하로 할 경우 장기 내구성 및 안전성에 무리가 없을 것이라고 제시한 바 있으며, 국내 기존의 연구결과에 따르면 1종 순환 굵은골재 콘크리트의 경우에는 전체 굵은골재량의 50%까지 순환 굵은골재로 치환하여도 큰 문제가 발생되지 않는다고 보고된 바 있다. 본 연구는 구조적인 안정성과 장기 안정성을 고려하여 순환 굵은골재의 치환율을 「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 한계값인 30% 이상(60%까지)으로 설정하였다. 특히, 일반적인 프리캐스트 암거의 설계기준강도는 34MPa 이상으로 「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 최대 설계기준강도인 27MPa를 상회하는 값을 가능하도록 하며, 기존의 재생골재를 활용한 콘크리트의 강도저하 및 재료분리현상을 최소화하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그미분말과 탈황석고를 적극 활용하여 콘크리트 2차 제품용 혼합재를 개발하는 것이 본 연구의 목표이다. 연구결과 탈황석고 및 고로슬래그미분말의 포졸란반응 유도로 강도발현성 확보와 일부 증점제 혼입으로 인한 재료분리 현상의 현저한 저감으로 재생골재의 활용성을 높인 콘크리트의 생산이 가능함을 확인하였다.

순환굵은골재 치환율에 따른 고강도 철근콘크리트 보의 휨 거동

이용택,홍성욱,김승훈,백상기,조영상 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.1

본 연구는 순환굵은골재 콘크리트의 활용성 증대 및 규준 정립에 관한 연구의 일환으로 순환굵은골재 치환율에 따른 고강도 철근콘크리트 보의 휨 특성을 검토하고자 한다. 실험은 콘크리트 설계강도 40MPa, 50MPa, 60MPa 순환굵은골재 치환율 0%, 30%, 50%, 100%를변수로 총 12개의 실험체를 제작하여 최종 파괴 시까지 변위제어 방식에 의해 2점 가력하였다. 실험결과 천연골재를 사용한 실험체와 비교시 균열발생 및 파괴양상의 경우, 순환굵은골재를 사용한 철근콘크리트 보의 실험체는 천연골재 철근콘크리트 보 실험체에 비해 균열이 비교적 압축측까지 진전하는 특성을 보였으나 전반적으로 균열양상은 유사하게 나타났으며, KCI 설계기준식에 의한 계산값 및 실험결과의 비교결과 순환굵은골재 치환율에 관계없이 1.08~1.29로 기준값을 상회하는 것으로 나타나 순환굵은골재를 사용한 콘크리트 보의 휨 부재설계에 적용 가능할 것으로 판단된다. 따라서 순환굵은골재 활용성 증대를 위해 추가적인 실험을 통하여 순환굵은골재의 구조적 기준정립이 필요할 것으로 판단된다. Recently, natural aggregate was adequate to supply the demand due to increase of building construction. National pollution induced by construction waste caused by the reconstruction and redevelopment was cited as the major social issues in Korea. Therefore, government are required by law to use the recycled aggregate. In order to consider safety, KS F 2573 recommend that recycled aggregate with below design strength 27MPa and replacement ratio of 30%. This study on flexural behaviors of reinforced concrete beam was conducted and the specimens employed in test were planed with high strength concrete (40, 50 and 60MPa)and recycled aggregate replacement ratio (0, 30, 50, 100%). Although the flexural strength of reinforced concrete beam has trendyto decrease with increase of replacement ratio, it is meet to KCI 2007. The comparison results show that reinforced concrete beamusing recycled aggregate can apply as flexural member in building construction.

순환골재를 이용한 플라이애시 콘크리트의 역학적 특성

양인환(In-Hwan Yang),전병관(Byeong-Gwan Jeon) 한국건설순환자원학회 2017 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.5 No.2

이 연구에서는 순환굵은골재와 플라이애시를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수의 역학적 특성을 연구하였다. 실험변수로써 굵은순환골재의 치환율과 플라이애시 치환율을 고려하였다. 실험에서 고려된 순환굵은골재의 치환율은 0, 30, 50 및 70%이고, 플라이애시 치환율은 0, 15 및 30%이다. 실험변수에 따른 순환골재 콘크리트의 7일, 28일 및 91일 재령의 압축강도와 탄성계수 특성을 분석하였다. 플라이애시를 혼입하지 않은 콘크리트의 압축강도와 탄성계수에 비해 플라이애시 치환율이 30%인 배합의 각 재령별 압축강도와 탄성계수 감소효과는 뚜렷하게 나타난다. 따라서 순환골재콘크리트에서 30%이하 수준의 플라이애시의 혼입이 역학적 특성 측면에서 적정하다고 판단된다. The mechanical properties such as compressive strength and elastic modulus of recycled aggregate concrete containing fly ash are investigated in this study. The experimental parameters were replacement ratio of recycled coarse aggregate(RCA) and fly ash. Replacement ratio of RCA was 0, 30, 50, and 70% and replacement ratio of fly ash was 0, 15, 30%. The experimental results were extensively discussed about compressive strength and elastic modulus of concrete at ages of 7, 28 and 91 days. Compared with concrete not containing fly ash, the decrease of compressive strength and elastic modulus of concrete containing fly ash with the replacement ratio of 30% was significant. Therefore, the test results represented that the fly ash replacement ratio of less than 30% was favorable in terms of mechanical properties of recycled coarse aggregate concrete.

순환굵은골재를 포함하는 콘크리트의 역학적 특성 및 강도 예측

양인환,김경철 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.2

KS기준 및 콘크리트표준시방서에는 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도를 27 MPa 이하로 제한하고 있으며, 이에 따라 27 MPa를 초과하는 순환골재 콘크리트에 대한 역학적 특성에 대한 연구결과는 부족한 상황이다. 따라서, 이 연구에서는 순환굵은골재 사용의 확 대를 위해 압축강도 30∼60 MPa 범주의 굵은순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도를 포함한 역학적 특성을 연구하였다. 실험변수로써 물- 시멘트 비와 굵은순환골재의 치환율을 고려하였다. 고려된 물-시멘트 비는 0.36, 0.46 및 0.53 이고, 순환굵은골재의 치환율은 30, 50, 70 및 100%이다. 실험변수에 따른 순환골재 콘크리트의 7일 및 28일 압축강도, 탄성계수, 인장강도 및 파괴계수 특성을 분석하였다. 물-시멘트 비가 0.36일 때의 탄성계수에 비해 0.53일 때의 탄성계수는 10% 이상 감소하였다. 탄성계수 실험결과와 기존설계코드에 의한 탄성계수 예측결과를 비교하였으며, 설계코드에 의한 탄성계수 예측결과는 실험결과를 과다평가하고 있다. 반면에 설계코드에 의한 파괴계수 예측결과는 압축강 도 40 MPa 이상의 콘크리트의 파괴계수 실험결과를 과소평가하고 있다. According to KS and Standard Specifications for Concrete, the compressive strength of concrete containing recycled aggregate is limited to 27 MPa and thereafter there are little research on concrete containing recycled aggregate of its compressive strength of greater than 27 MPa. Therefore, to expand the applicability of concrete recycled coarse aggregate(RCA), this paper concerns the mechanical properties of concrete containing RCA with compressive strength ranging from 30 to 60 MPa. The experimental parameters were water-cement ratio and replacement ratio of RCA. Water-cement ratio() was 0.36, 0.46 and 0.53, and replacement ratio of RCA was 30, 50, 70 and 100%. The experimental results were discussed about compressive strength, elastic modulus, split tensile strength and modulus of rupture. Test results of elastic modulus were compared to the design code predictions. Experimental elastic modulus for concrete with =0.53 decreased by greater than 10% compared with that for concrete with =0.36. The design code predictions for elastic modulus overestimated the experimental results. Whereas, the design code predictions for modulus of rupture underestimated the measured values.

순환골재 콘크리트의 염화물 확산성에 관한 연구

배종민,김영수 한국건축시공학회 2010 한국건축시공학회지 Vol.10 No.1

The recycling of demolished concrete as an alternative source of coarse aggregates for the production of new concrete can help to solve the growing waste disposal crisis and the problem of the depletion of natural aggregates. The purpose of this study is to investigate the chloride migration of recycled aggregate concrete containing pozzolanic materials by the chloride migration coefficient. The specimens were made with recycled coarse aggregate at various replacement ratios (10, 30, 50%) and metakaolin, blast furnace slag, and fly ash is replaced for recycled concrete with a mixing ratio of 20%. The major results are as follows. 1) The compressive strength of recycled aggregate concrete containing pozzolanic materials increases as the curing age and chloride diffusivity decreases. 2) When the replacement ratio of recycled coarse aggregate is 30%, the chloride migration coefficient of recycled concrete containing blast furnace slag or metakaolin that shows a value similar to or lower than that of plain concrete at all ages. 폐콘크리트를 굵은 골재의 대체 재료로 재활용하게 되면, 건설폐기물의 증가위기와 천연골재의 고갈문제를 해결해 줄 수 있다. 그러나 순환골재는 콘크리트용 골재의 품질보다 저하되는 경향이 있기 때문에, 이를 개선하여 콘크리트 재료로 활용해야 한다. 순환골재 콘크리트의 내구성에 관한 논문은 부족한 실정이므로, 본 연구에서는 염화물 확산계수에 의해 포졸란재를 혼입한순환골재 콘크리트의 염화물 확산성에 대한 기초적인 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 주요 결과로는 다음과 같다. 1) 재령에 따라 포졸란재를 혼입한 순환골재 콘크리트의 압축강도가 증가하였으며, 염화물 확산성은 감소하였다. 2) 모든 재령에서, 순환굵은골재의 치환율이 30%인 경우 고로슬래그 및 메타카올린을 혼입한 순환골재 콘크리트의 염화물 확산계수는 플레인 콘크리트와 유사하거나 더 낮은 결과를 나타내었다.

순환골재 고강도콘크리트의 강도저하와 강섬유보강 효과

장정권,이영주,조방현,김윤일 대한건축학회지회연합회 2010 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.1

순환굵은골재와 고로슬래그 미분말의 치환율에 따른 PVA섬유 보강 철근콘크리트 보의 구조성능 평가

이동렬,하기주 대한건축학회지회연합회 2014 대한건축학회연합논문집 Vol.16 No.5

연구에서는 순환굵은골재와 고로슬래그 미분말의 치환율에 따른 PVA섬유 보강 철근콘크리트 보의 구조성능 향상 을 위하여 표준실험체 BSS, 표준실험체에 PVA섬유를 보강한 실험체 BSP, 순환굵은골재와 고로슬래그의 치환율에 따른 PVA섬유를 보강한 실험체 BSPG-R시리즈로 총 7개의 실험체를 1/2축소 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교분석하여 하중-변위, 파괴형태, 최대내력 등을 규명함으로써 구조성능의 개선정도를 평가하였다. 실험결과, 실험체 BSP, BSPG는 표준실험체 BSS보다 내력 및 연성능력 등이 향상되었다. 그리고 순환굵은골재의 치환율에 따른 실험을 실시한 결과, 순환굵은 골재 치환율이 30%까지는 표준실험체와 유사하게 나타났으나, 40% 이상 부터는 감소하였다. 이와 같이 철근콘크리트 보에 PVA섬유를 보강하여 적정량의 고로슬래그 미분말 및 순환 굵은골재를 사용할 경우에는 구조성능이 확보되는 것으로 나타났다. In this study, seven reinforced concrete beams, ground granulated blast furnace slag, replacing recycled coarse aggregate with PVA fiber(BSPG-R series) and standard specimen with PVA fiber(BSP series), and standard specimen(BSS) were constructed and tested under monotonic loading. Experimental programs were carried out to improve and evaluate the structural performance of such test specimens, such as the load- displacement, the failure mode, and the maximum load carrying capacity. All the specimens were modeled in 1/2 scale-down size. Test results showed that test specimens BSP, BSPG were increased the maximum load carrying capacity and the ductility capacity with the standard specimen BSS. This case showed that test specimens BSPG-R Series were similar the maximum load carrying capacity and the ductility capacity until 30% of recycled coarse aggregate replacement ratio with the standard specimen BSS. But, it was reduced by more than 40% of that. In this way, RC beams retrofitted PVA fiber, used the optimal amount of ground granulated blast furnace slag and recycled coarse aggregate, were attained the structural performance in comparison with the standard test specimen.