표면마모방식을 적용한 콘크리트용 순환골재의 품질 개선에 관한 연구 = A Study on the Quality Improvement of Recycled Aggregates for Concrete Using Surface Wear Method

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 기존의 크러셔와 같이 파ㆍ분쇄 기계와 차별화된 방법을 제안하여 기존의 문제점으로 제시되고 있는 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르, 그리고 충격으로 인한 골재의 약화(균열)를 방지할 수 있는 기술을 적용하여 고품질 순환골재의 생산기술을 연구ㆍ개발하고자 하였으며, 본 연구에서는 표면마모방식을 적용한 순환골재 생산방식을 제시하고 이를 통하여 생산된 순환굵은골재의 품질시험을 통하여 그 성능을 평가하고 콘크리트에 혼입하여 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 실험하였다.

1) 실험에 사용한 순환골재의 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르의 비율을 확인하기 위하여 육안에 의한 분류를 통하여 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르를 4단계로 분류하였으며, 부착모르타르 또는 골재화된 시멘트 모르타르의 비율이 98.4%를 차지하였다.
표면마모를 적용한 결과 본실험에 적용한 Type 1:2, 가동시간 40분에서부터는 확연하게 시멘트 모르타르가 많이 제거되었으며, 시멘트 모르타르가 제거됨에 따라 골재가 서로 붙어 있거나 골재에 시멘트 모르타르가 붙어 있는 것이 골재 본연의 형상과 표면마모에 따른 순환굵은골재의 품질개선 정도를 육안으로 확인할 수 있었다. 또한 순환골재 중 부착모르타르를 육안으로는 찾아볼 수 없는 즉, 골재100%가 표면마모전 1.6%에서 표면마모후 15.1%로 그 비중이 증가하여 표면마모시간이 증가할수록 고품질의 순환골재생산이 가능함을 보여주었다.

2) 본 실험에 사용된 순환굵은골재의 절대건조밀도(평균 2.17g/㎤), 흡수율(평균 6.5%), 안정성(평균 13%), 입자모양판정실적률(평균 52.2%), 0.08㎜체 통과량(평균 0.91%), 골재 입도는 콘크리트용 골재(KS F 2527) 기준에 미달하였으나, 마모율(평균 35%), 점토덩어리량(평균 0.15%), 유기 이물질 , 무기 이물질은 콘크리트용 골재(KS F 2527) 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
표면마모를 적용한 결과, 순환굵은골재의 절대건조밀도(평균값 2.54g/㎤, 기존 대비 약 17.1% 증가), 흡수율(평균값 2.82%, 기존 대비 약 56.9% 감소), 안정성(평균값 6.8%, 기존 대비 약 47.7% 증가), 마모율(평균값 25%, 기존 대비 약 28.2% 증가), 입자모양판정실적률(평균값 61.2%, 기존 대비 약 17.2% 향상), 점토덩어리량(평균값 0.09%, 기존 대비 약 40.0% 감소), 0.08㎜체 통과량(평균값은 0.39%, 기존 대비 약 57.1% 감소)은 콘크리트용 골재(KS F 2527) 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

3) 콘크리트용 골재(KS F 2527)로 사용하기 위한 순환골재에 부착되어 있는 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르에 관한 KS 기준은 별도로 규정되어 있지 않으나, 기존 많이 시행되고 있는 방법을 준용하여 시험 결과 본 실험에 사용된 순환굵은골재에 부착되어 있는 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르의 양은 평균 약 36.9% 정도인 것으로 측정되었다.
표면마모를 적용한 결과, 순환골재에 부착되어 있는 부착모르타르 및 골재화된 시멘트 모르타르량의 시험을 진행하였으며, 측정 결과, 기존 대비 약 36.3% 정도 부착모르타르 및 골재에 포함된 시멘트 모르타르가 감소한 것으로 나타났다.

4) 표면마모를 적용한 결과, 표면마모를 적용하지 않은 순환굵은골재보다 슬럼프 및 압축강도가 증가하는 것으로 나타났으며, 탄산화 깊이는 감소하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 순환굵은골재의 품질개선을 위해 표면마모방식을 적용하였으며, 실험 결과, 순환굵은골재의 품질이 개선되어 콘크리트용 골재(KS F 2527) 기준을 만족하였으며, 콘크리트의 강도 및 내구성을 개선하는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we proposed a method differentiated from the wave and pulverization machine like the conventional crusher, and applied the existing problems such as attachment mortar, aggregated cement mortar, and technology to prevent the weakening (cracking) of aggregates due to impact to research and develop a high-quality recycled aggregate production technology. In this study, a circular aggregate method applied with a surface abrasion method was presented, its performance was evaluated through quality tests of the recycled aggregate produced through it, and the effect of mixing it into concrete was tested.

1) In order to confirm the ratio of attached mortar and aggregated cement mortar of recycled aggregates used in the experiment, attached mortar and aggregated cement mortar were classified into four stages through visual classification, and the ratio of attached mortar or aggregated cement mortar accounted for 98.4%.
As a result of applying surface wear, a large number of cement mortar was clearly removed from Type 1:2 and 40 minutes of operation time applied to this experiment. As the cement mortar was removed, the aggregate was attached to each other or cement mortar was attached to the aggregate. In addition, it was shown that 100% of the aggregates, which cannot be found with the naked eye, increased their proportion from 1.6% before surface wear to 32.2% after surface wear, enabling the production of high-quality recycled aggregates as the surface wear time increased.

2) The absolute dryness (average 2.17g/㎤), absorption rate (average 6.5%), stability (average 13%), particle shape determination performance rate (average 52.2%), 0.08mm body penetration (0.91% average), and aggregate particle size of the recycled aggregate used in this experiment did not meet the standards of concrete aggregate (KSF 2527), but the wear rate (average 35%), clay mass (average 0.15%), organic and inorganic substances were found to satisfy the standards of concrete aggregate (KSF 2527).
According to the application of surface wear, the absolute dryness of the circular solid aggregate (average value of 2.54g/㎤, an increase of about 17.1% compared to the previous one), absorption rate (average value of 2.82%, an increase of about 56.9% compared to the previous one), stability (average value of 6.8%, an increase of about 47.7% compared to the previous one), wear rate (average value of 25%, an increase of about 28.2% compared to the previous one), particle shape determination performance (average value of 61.2%, improvement of about 17.2% compared to the previous one), clay mass amount (average value of 0.09%, decrease of about 40.0% compared to the previous one), and 0.08 mm body passing amount (average value of 0.39% and decrease of about 57.1% compared to the previous one) meet the standard of concrete aggregate (KS F 2527).

3) KS standards for attached mortar and aggregated cement mortar attached to recycled aggregates for use as concrete aggregates (KSF 2527) are not separately specified, but the test results showed that the average amount of attached mortar and aggregated cement mortar attached to the recycled aggregate used in this experiment was about 36.9%.
As a result of applying surface wear, the amount of attached mortar and aggregated cement mortar attached to recycled aggregates was tested, and the measurement showed that cement mortar contained in attached mortar and aggregates decreased by about 36.3% compared to the previous one.

4) As a result of applying surface wear, it was found that slump and compressive strength increased compared to circular thick aggregate without surface wear, and the carbonation depth decreased.

In this study, the surface wear method was applied to improve the quality of circulating thick aggregates, and as a result of the experiment, the standard of concrete aggregate (KSF 2527) was satisfied by improving the quality of circulating thick aggregates, and it was found to improve the strength and durability of concrete.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구 범위 및 방법 3
• Ⅱ. 이론적 고찰 4
• 1. 순환골재의 개념 4
• 1.1 순환골재의 정의 4
• 1.2 순환골재의 용도별 품질기준 5
• 1.3 순환골재 의무 사용 공사 15
• 1.4 순환골재와 관련된 법규 19
• 2. 폐기물 발생 및 처리 현황 21
• 2.1 전국 폐기물의 발생 현황 21
• 2.2 건설폐기물 처리 현황 28
• 2.3 순환골재의 생산 및 활용 30
• 3. 순환골재 관련 연구 동향 36
• 3.1 순환골재 연구 및 기술개발 동향 36
• 3.2 순환골재 콘크리트를 건축물 등에 적용한 사례 42
• 3.3 국내외 건설폐기물의 관리 49
• 3.4 순환굵은골재의 제조 기구 55
• 4. 소결 57
• Ⅲ. 채취한 순환굵은골재의 품질 특성 59
• 1. 개요 59
• 2. 실험계획 및 방법 59
• 2.1 실험계획 59
• 2.2 품질시험 방법 61
• 2.3 실험에 사용된 순환골재 72
• 3. 순환골재의 품질 특성 75
• 3.1 부착모르타르 및 시멘트 모르타르의 함유량에 따른 육안 분류 75
• 3.2 순환굵은골재의 탄산화 77
• 3.3 절대건조밀도 측정 78
• 3.4 흡수율 측정 79
• 3.5 안정성 측정 80
• 3.6 마모율 측정 81
• 3.7 입자모양판정실적률 측정 82
• 3.8 점토덩어리량 측정 83
• 3.9 0.08㎜체 통과량 측정 84
• 3.10 이물질 함유량(유기ㆍ무기 이물질) 측정 85
• 3.11 골재의 입도 측정 86
• 3.12 골재에 포함된 시멘트 모르타르량 측정 88
• 4. 소결 89
• Ⅳ. 표면마모방식을 적용한 순환굵은골재의 품질 특성 92
• 1. 개요 92
• 2. 실험계획 및 방법 92
• 2.1 실험계획 92
• 2.2 품질시험 방법 94
• 2.3 실험에 사용된 순환골재 103
• 3. 표면마모방식의 적정 가동시간 산정 106
• 3.1 실험계획 106
• 3.2 품질시험 107
• 4. 표면마모방식의 적용에 따른 순환굵은골재의 품질 특성 135
• 4.1 절대건조밀도 측정 135
• 4.2 흡수율 측정 136
• 4.3 안정성 측정 137
• 4.4 마모율 측정 138
• 4.5 입자모양판정실적률 측정 139
• 4.6 점토덩어리량 측정 140
• 4.7 0.08㎜체 통과량 측정 141
• 4.8 골재의 입도 측정 142
• 4.9 골재에 포함된 시멘트 모르타르량 측정 144
• 5. 소결 145
• Ⅴ. 표면마모방식을 적용한 순환굵은골재를 혼입한 콘크리트의 특성 148
• 1. 개요 148
• 2. 실험계획 및 방법 148
• 1.1 사용 재료 149
• 1.2 측정 방법 150
• 3. 측정 결과 및 분석 156
• 3.1 슬럼프 156
• 3.2 압축강도 157
• 3.3 탄산화 159
• 4. 소결 161
• Ⅵ. 결 론 162
• 향 후 과 제 167
• 참고문헌 168
• 영문초록 174