본 연구에서는 동일배합 조건에서 저품질 골재가 양호한 골재 보다 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 슬럼프의 경우는 양호한 품질의 골재에 비해 저품질 골재를 사용시 슬럼프치가 최대 83%까지 크게 저하하는 경향을 나타내었다. 공기량은 양호 품질 골재의 경우 보다 저품질 골재인 발파석 및 마사토는 저하, 해사의 경우는 크게 증가하는 경향을 나타내었다. 특히, 해사의 경우는 골재의 입자가 미립자이지만 균일입자 분포로 이루어져 있어 갇힌 공기가 증가하여 현저히 많은 공기량을 나타내었다. 압축강도의 경우는 양호한 품질의 골재에 비해 저품질 골재 사용시 초기에 일부는 증가 하는 경향도 있지만 최대 29%까지 저하하는 경향을 나타내었다. 또한, 양호 품질의 석산 굵은 골재를 사용한 배합에 비해 저품질 발파석 굵은 골재를 사용한 배합에서 약 5~20%의 낮은 압축강도를 나타내었다. 이상을 종합하면 저품질인 발파석, 마사 및 해사의 경우 강도는 크게 저하하지 않을 지라도 유동성이 크게 저하 함에 따라 동일 슬럼프가 되게하여 레미콘을 출하하는 실무에서는 콘크리트 압축강도에 더 크게 악영향을 미칠 것으로 사료된다.
본 고에서는 부산 제2롯데월드 현장에 공급이 가능한 부산지역의 레미콘사를 선정하여 플랜트 및 원재료의 현황에 대하여 조사한 것으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 조사한 레미콘 공장은 대부분 횡치형으로, 210m$^3$/hr용량의 Twin shaft 믹서를 주로 사용하고 있고, 결합재 및 혼화제 사일로보유대수는 각각의 공장마다 차이를 보이나, 원재료 종류별로 구분하여 사용하고 있었다. 결합재는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 플라이 애쉬 2종, 고로슬래그 미분말 3종을 주로 사용하고 있는데, 양호한 레미콘 품질관리를 위해 각각의 재료별 동일 공급사를 지정하여 사용하고, 품질 모니터링 기준을 마련하여 관리해야 할 것으로 판단된다. 굵은 골재는 다양한 산지의 부순 골재를 사용하고 있는데, 산지에 따른 품질차를 해결하기 위해 Y산지 골재를 사용하도록 하였고, 잔골재는 부순 잔골재, 세척사, 강사를 주로 사용하고 있는데, 혼합방법에 따라 실험을 실시하여 안정한 품질로 지속적인 공급이 가능한 잔골재를 선택하는 것으로 하였다. 혼화제는 배합 및 현장별로 별도 관리하고 있는데, 본연구에서는 2시간 유지성능 및 15시간 10MPa를 발현을 만족시킬 수 있는 폴리카르본산계 고성능감수제를 개발하여 사용하는 것으로 하였다.
This study is to examine a change of quality and a material performance of fiber reinforced cement composite for mass production. It is necessary to make Strain-hardening cementitious composite(SHCC) by batcher plant for ready-mixed concrete and use the performance of SHCC which made based on laboratory level. This study makes a comparative performance of press and mechanics that is the property of Strain-hardening by direct tension. In case of making by batcher plant. This experiment has demonstrated that even if it takes long after being mixed small and compared with the one which made based on laboratory, it has a tendency to be dissatisfied with fiver's dispersion and lower its performance of Strain-hardening. The reason why the material performance of SHCC for mass production went down is through SHCC that mixed sometimes matrix's viscosity and fiber's dispersion.
At the Korea Land and Housing Corporation(LH), concretes with high design strength of 50 MPa and 80 MPa that are composed only of ordinary Portland cement, blast furnace slag, and fly ash are developed. To determine whether the developed high strength concretes have the same properties when they are produced in batch plant(B/P) condition in the ready mixed concrete plant, and as existing high strength concretes, field tests are performed and material properties are evaluated. To investigate the material properties of the high strength concretes before and after pumping, compressive strength, flowability, air content, hydration temperature, pumping and compactability are evaluated. In field tests, before and after pumping, flowability satisfied the relevant criteria. In terms of air content, while it was slightly decreased after pumping, it satisfied the requirements. Hydration temperature criteria were satisfied, and compactability was excellent as well. The study found that the developed ternary high strength concretes have the same properties as existing high strength concretes. They can also be useful for the construction of high-rise buildings, as they are economical.
본 연구는 석탄을 사용하여 발전한 후 남은 폐기물인 석탄회를 콘크리트의 잔골재로 재활용하기 위한 실험적 연구이다. 석탄회는 크게 플라이 애시와 바텀 애시로 구분될 수 있다. 플라이 애시의 경우 콘크리트의 배합 시 시멘트를 대체하는 재료로 많이 활용되고 있는 반면 바텀 애시의 경우 대부분이 매립되고 있는 등 재활용률이 낮은 실정이다. 본 연구에서는 재활용률이 낮은 바텀 애시의 활용률을 증대시키고자 콘크리트의 잔골재로 일부 치환하였으며 활용성을 확인하였다. 콘크리트 배합 시 물시멘트 비를 고정한 상태에서 바텀 애시의 사용량을 증가 시키게 되면 작업성이 현저히 떨어지게 되므로 일정 수준이상 사용하기 위한 대책이 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 폴리카르본산계 고성능 감수제를 사용하여 콘크리트를 배합하였고 콘크리트 비빔 직후 및 비빔 1시간 후 유동성 및 공기연행성을 비교하여 실제 레미콘이나 배치 플랜트에서 생산된 콘크리트가 현장에 타설되는 시간을 모사하였다. 연구 결과 바텀 애시를 잔골재의 30%정도 치환한 콘크리트 비빔 1시간 후 작업성과 공기연행성을 확보할 수 있었고, 압축강도는 다소 감소하였으나 바텀 애시를 콘크리트 잔골재로 사용할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.
콘크리트 믹서트럭의 덮개는 레미콘 플랜트에서 공사 현장까지의 운반 도중 굳지 않은 콘크리트의 유동성이 저하하지 않도록 사용하는데, 설문 결과 일반시민들에게 더러운 이미지를 주고 있다. 이러한 이미지로 인해 건설 산업 전체의 이미지에도 영향을 미칠 것으로 예상하여 덮개의 효용성 여부를 밝히기 위해 레미콘을 현장에 대기시켜 둔 채 유동성을 비롯한 공기량, 콘크리트 온도변화 등의 현장 실험을 실시하였다. 또한 이와 비교를 위해 동일한 조건으로 실내 실험을 병행하여 결과를 도출하였다. 실험 결과, 믹서트럭의 덮개는 슬럼프 저하에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 공기량 변화는 덮개 유무에 관계없이 60분까지는 적정한 수준으로 품질에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 콘크리트 압축강도는 덮개 유무에 관계없이 90분까지의 시료의 경우에 목표설계기준강도에 모두 적합한 것으로 나타났다.
골계최대치수 및 골재의 품질상태 등이 숏크리트에 미치는 역학적 영향성을 실내실험과 현장실험을 통해 평가하였다. 실험결과 골계최대치수가 13mm에서 8mm로 작아질수록 유동 특성은 감소되었으나, 경화 콘크리트의 강도 및 동탄성계수는 크게 증가하였으며, 이러한 결과를 토대로 골재최대치수 8mm인 경우가 10, 13mm인 경우보다 유동성, 시공성 및 내구성이 더욱 우수할 것으로 판단된다. 따라서 숏크리트 품질개선과 재료분리 최소화를 위해 본 연구에서 개발하고자 하는 레디믹스트 숏크리트의 적정 골재최대치수는 공장생산방식을 통해 정제된 8mm 골계를 적용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
본 연구에서는 철근의 배근방향(수직, 수평) 및 위치(상부근, 하부근)를 주요 변수로 하여 이형철근과 순환굵은골재와의 부착거동을 단계별로 평가하기 위한 실험을 실시하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 실험결과를 종합해 보면, 수평 시험체의 상부철근 시험체의 경우 하부철근 시험체 보다 부착 강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 이는 굵은골재의 편중현상 및 상부철근 하부에서 부유물(Laitance) 발생에 따른 것으로 판단된다. 또한, 수직 시험체 및 수평철근 시험체의 부착에너지를 비교한 결과 수평 상부철근 시험체의 경우 수직 및 수평 하부철근 시험체에 비하여 부착에너지가 감소한 것으로 나타났다.
각종 건설현장에서 구조재료로 사용되고 있는 콘크리트는 레미콘 공장에서 배합되어 레미콘 트럭에 의해 현장까지 운송 타설되는 형태로 공급되고 있다. 그러나 콘크리트가 현장까지 운송되는 동안 교통 체증, 기후 및 기타 여러 영향으로 인해 적정한 슬럼프의 유지가 곤란한 경우를 겪게 된다. 이럴 경우 콘크리트의 적정한 슬럼프 유지를 위해 혼화제를 첨가하게 된다. 그러나 실제 현장에 배달되는 레미콘의 경우는 트럭기사들이 레미콘을 쏟아 낼 때 슬럼프치가 부족하면 혼화제 대신 물을 추가로 넣어 비빈 후 타설을 하여 강도저하의 치명적 원인을 제공하는 경우가 발생되기도 한다. 이는 설계시 결정되어 모든 구조물 설계에 사용된 설계강도에 크게 미달하는 콘크리트 사용하게 됨으로써 추후 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 레미콘에 추가로 물을 첨가하는 문제를 해결하고자, 콘크리트에 현장에서 많이 사용되고 있는 혼화제를 정해진 시간간격으로 추가하는 것이 굳은 혹은 굳지 않은 콘크리트의 역학적 특성에 미치는 영향을 검토하여 콘크리트의 슬럼프 유지를 위한 적정한 혼화제 사용에 대한 근거자료를 제시하고자 한다.
레미콘공장에서 발생되는 회수수는 대부분 재활용되고 있으나, 회수수 슬러지에는 시멘트, 골재, 혼화제 등이 포함되어 있어, 콘크리트 제조시 성능을 저하시키는 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 회수수에 포함되어 있는 슬러지를 콘크리트용 혼화재료로서 활용하고자 기존의 연구를 참고하여 슬러지를 하소하여 활성도를 부여하였다. 활성도를 부여한 슬러지를 콘크리트용 혼화재로 사용한 특성을 분석하기 위하여 기본배합을 고로슬래그 미분말 대체, 플라이애시 대체, 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 혼합 대체한 3가지 수준으로 하였으며, 기본배합에 대하여 활성 슬러지를 결합재의 2.5%씩 12.5%까지 대체하였다. 그 결과, 슬러지 대체율이 증가할수록 슬럼프는 다소 감소하였으며, 공기량은 증가하였으나, 큰 변화는 보이지 않았다. 콘크리트의 압축강도는 슬러지의 대체율 증가에 따라 소폭으로 증가하는 경향이었다. 이러한 결과를 바탕으로 레미콘 공장에서 발생되는 회수수 슬러지에 활성도를 부여하면 콘크리트 품질에는 큰 변화가 없을 것으로 판단되며, 회수수의 슬러지 농도를 저감시켜 레미콘 품질향상에도 기여할 것으로 전망된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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