재생골재를 사용한 철근콘크리트 보의 구조적 특성에 관한 연구

2007年 2月 博士學位論文

재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재를 를 를 사 사 사용 용 용한 한 한 철 철 철근 근 근콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트 보 보 보의 의 의 구 구 구조 조 조적 적 적 특 특 특성 성 성에 에 에 관 관 관한 한 한 연 연 연구 구 구

朝 朝 朝 鮮 鮮 鮮 大 大 大 學 學 學 校 校 校 大 大 大 學 學 學 院 院 院

建 建

建 築 築 築 工 工 工 學 學 學 科 科 科

金 金 金 京 京 京 玉 玉 玉

[UCI]I804:24011-200000234161

재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재를 를 를 사 사 사용 용 용한 한 한 철 철 철근 근 근콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트 보 보 보의 의 의 구 구 구조 조 조적 적 적 특 특 특성 성 성에 에 에 관 관 관한 한 한 연 연 연구 구 구

A A

A S S St t tu u ud d dy y yo o on n nt t th h he e eS S St t tr r ru u uc c ct t tu u ur r ra a al l lP P Pr r ro o op p pe e er r rt t ti i ie e es s so o of f fR R Re e ei i in n nf f fo o or r rc c ce e ed d d C

C

Co o on n nc c cr r re e et t te e eB B Be e ea a am m ms s s

u u us s si i in n ng g gR R Re e ec c cy y yc c cl l l e e ed d dA A Ag g gg g gr r re e eg g ga a at t te e e

2007年 2月 日

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建 建

建 築 築 築 工 工 工 學 學 學 科 科 科

金 金 金 京 京 京 玉 玉 玉

재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재를 를 를 사 사 사용 용 용한 한 한 철 철 철근 근 근콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트 보 보 보의 의 의 구 구 구조 조 조적 적 적 특 특 특성 성 성에 에 에 관 관 관한 한 한 연 연 연구 구 구

指導敎授 金 政 燮

이 論文을 工學 博士學位申請 論文으로 提出함.

2006年 10月 日

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建 建

建 築 築 築 工 工 工 學 學 學 科 科 科

金 金

金 京 京 京 玉 玉 玉

金 金 金京 京 京玉 玉 玉의 의 의 工 工 工學 學 學博 博 博士 士 士學 學 學位 位 位論 論 論文 文 文을 을 을 認 認 認准 准 准함 함 함. . .

委 員 長 朝鮮大學校 敎授 梁 永 晟 印 委 員 檀國大學校 敎授 鄭 尙 鎭 印 委 員 淸州大學校 敎授 韓 千 求 印 委 員 朝鮮大學校 敎授 金 義 植 印 委 員 朝鮮大學校 敎授 金 政 燮 印

2006年 12月 日

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목

목 목 차 차 차

A A

Ab b bs s st t tr r ra a ac c ct t t 기

기

기 호 호 호

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ. . .서 서 서 론 론 론

1.1연구배경 및 목적 ···1

1.2연구의 범위 및 방법 ···2

1.3기존 연구의 동향 ···4

1.3.1국내의 연구동향 ···4

1.3.2국외의 연구동향 ···7

Ⅱ Ⅱ Ⅱ. . .이 이 이론 론 론적 적 적 연 연 연구 구 구

2.1건설폐기물 발생 및 재활용 현황 ···9

2.1.1건설폐기물의 발생요인 및 발생형태 ···9

2.1.2건설폐기물의 발생현황 ···10

2.1.3건설폐기물의 처리 및 재활용 현황 ···12

2.2콘크리트용 재생골재의 특성 ···13

2.2.1재생골재의 입자구성 ···13

2.2.2재생골재의 공학적 특성 ···16

2.3재생골재 콘크리트의 굳지 않은 상태의 특성 ···19

2.3.1개 요 ···19

2.3.2단위수량 ···20

2.3.3잔골재율 ···20

2.3.4공기량 ···21

2.3.5단위용적질량 ···22

2.3.6블리딩(bleeding)···23

2.4재생골재 콘크리트의 역학적 특성 ···24

2.4.1강도발현 특성 ···24

2.4.2정탄성계수 ···25

2.4.3수축 및 크리프(creep)···25

2.4.4재생골재 콘크리트의 내구성 ···26

Ⅲ Ⅲ Ⅲ. . .실 실 실험 험 험계 계 계획 획 획

3.1실험 개요 ···28

3.2실험 기기 ···30

3.3사용 재료 ···31

3.3.1잔골재 ···31

3.3.2굵은골재 ···31

3.3.3재생골재 ···31

3.3.4철근 ···32

3.3.5AE 감수제 ···33

3.4콘크리트의 배합 ···34

3.5실험 방법 ···35

3.5.1콘크리트의 압축강도 실험 ···35

3.5.2콘크리트의 쪼갬 인장강도 실험 ···35

3.5.3콘크리트 내화도(耐火度)실험 ···35

3.5.4부재 실험 ···37

Ⅳ Ⅳ Ⅳ. . .재 재 재료 료 료 실 실 실험 험 험결 결 결과 과 과

4.1콘크리트 압축강도 실험결과 ···40

4.2콘크리트 쪼갬 인장강도 실험결과 ···48

4.3콘크리트의 내화도 실험결과 ···52

4.4소 결 ···60

Ⅴ Ⅴ Ⅴ. . .철 철 철근 근 근콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트 보 보 보의 의 의 휨 휨 휨 실 실 실험 험 험결 결 결과 과 과

5.1실험 결과 ···62

5.2균열 및 파괴 성상 ···73

5.2.1부순 적벽돌을 사용한 휨 시험체의 균열 및 파괴 성상 ···73

5.2.2폐콘크리트를 사용한 휨 시험체의 균열 및 파괴 성상 ···76

5.3휨 시험체 연성(延性,ductility)능력 ···79

5.4소 결 ···83

Ⅵ Ⅵ Ⅵ. . .철 철 철근 근 근콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트 보 보 보의 의 의 전 전 전단 단 단 실 실 실험 험 험결 결 결과 과 과

6.1실험 결과 ···84

6.2균열 및 파괴 성상 ···95

6.2.1부순 적벽돌을 사용한 전단 시험체의 균열 및 파괴 성상 ···95

6.2.2폐콘크리트를 사용한 전단 시험체의 균열 및 파괴 성상 ···98

6.3전단 시험체 연성 능력 ···101

6.4소 결 ···104

Ⅶ Ⅶ Ⅶ. . .결 결 결론 론 론

참 참 참고고고문문문헌헌헌···107

부 부 부 록록록···114

표 표

표 목 목 목 차 차 차

<표 1.1> 국내 연구 동향 ···4

<표 1.2> 국외 연구 동향 ···7

<표 2.1> 건설폐기물의 종류 ···9

<표 2.2> 건설폐기물의 주요 발생원 ···10

<표 2.3> 연도별 건설폐기물의 발생량 ···11

<표 2.4> 건설폐기물의 처리방법 변화 추이 ···12

<표 2.5> 재생골재에 혼입된 불순물 ···14

<표 2.6> 미분(微粉)의 화학적 분석결과 ···15

<표 2.7> 보통 콘크리트에 비해 15%의 압축강도를 감소시킨 혼합물의 체적율 ···16

<표 2.8> 유해 혼합물의 최대량 ···16

<표 2.9> 천연골재와 재생골재의 특성 ···17

<표 2.10> 재생골재의 종류 ···19

<표 2.11> 재생골재 콘크리트의 적용구조물 예 ···20

<표 2.12> 재생골재 콘크리트의 단위용적질량 ···223

<표 3.1> 잔골재의 물리적 특성 ···31

<표 3.2> 굵은골재의 물리적 특성 ···31

<표 3.3> 부순 적벽돌의 물리적 특성 ···32

<표 3.4> 폐콘크리트의 물리적 특성 ···32

<표 3.5> 철근의 재료특성 ···33

<표 3.6> AE 감수제의 물리적 특성 ···33

<표 3.7> 콘크리트 배합표 ···34

<표 4.1> 부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 압축강도 실험 결과 ···40

<표 4.2> 부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 압축강도 발현율 ···42

<표 4.3> 폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 압축강도 실험 결과 ···43

<표 4.4> 폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 압축강도 발현율 ···44

<표 4.5> 부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 실험 결과 ···48

<표 4.6> 부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 발현율 ···49

<표 4.7> 폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 실험 결과 ···50

<표 4.8> 폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 발현율 ···51

<표 4.9> 부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과 ···52

<표 4.10> 폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과 ···55

<표 4.11> 재생골재를 사용한 콘크리트의 내화도 압축강도 회귀분석 ···58

<표 5.1> 부순 적벽돌을 사용한 부재 시험체별 휨 실험 결과 ···62

<표 5.2> 폐콘크리트를 사용한 부재 시험체별 휨 실험 결과 ···68

<표 5.3> 부순 적벽돌을 사용한 휨 시험체별 연성계수 ···80

<표 5.4> 폐콘크리트를 사용한 휨 시험체별 연성계수 ···82

<표 6.1> 부순 적벽돌을 사용한 부재 시험체별 전단 실험 결과 ···84

<표 6.2> 폐콘크리트를 사용한 부재 시험체별 전단 실험 결과 ···90

<표 6.3> 부순 적벽돌을 사용한 전단 시험체별 연성계수 ···101

<표 6.4> 폐콘크리트를 사용한 전단 시험체별 연성계수 ···103

그 그

그 림 림 림 목 목 목 차 차 차

[그림 1.1]연구 진행 흐름도 ···3

[그림 2.1]물시멘트비,슬럼프와 잔골재율의 관계 ···21

[그림 2.2]재생골재 콘크리트의 실측 공기량 ···22

[그림 2.3]재생골재 콘크리트의 블리딩 ···23

[그림 2.4]물시멘트비에 따른 재생골재 콘크리트와 보통 콘크리트 30분간의 흡수성 ···26

[그림 2.5]물시멘트비에 따른 재생골재 콘크리트와 보통 콘크리트 내동해성 ···27

[그림 3.1]부재 시험체의 배근 상세도 ···28

[그림 3.2]휨 시험체의 Set-up···37

[그림 3.3]전단 시험체의 Set-up···38

[그림 3.3]부재 시험체의 스트레인 게이지 부착위치 ···39

[그림 4.1]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 압축강도 실험 결과 ···40

[그림 4.2]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 압축강도 발현율 ···42

[그림 4.3]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 압축강도 실험 결과 ···43

[그림 4.4]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 압축강도 발현율 ···44

[그림 4.5]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 실험 결과 ···48

[그림 4.6]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 발현율 ···49

[그림 4.7]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 실험 결과 ···50

[그림 4.8]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 쪼갬 인장강도 발현율 ···51

[그림 4.9]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과 ···52

[그림 4.10]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 손실율 ···53

[그림 4.11]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 실험 결과 ···55

[그림 4.12]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 압축강도 손실률 ···56

[그림 4.13]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 내화도 압축강도 회귀분석 ···58

[그림 4.14]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 내화도 압축강도 회귀분석 ···59

[그림 5.1]부순 적벽돌을 사용한 부재 시험체의 휨 실험 결과 ···63

[그림 5.2]부순 적벽돌을 사용한 휨 시험체의 응력-처짐 곡선 ···63

[그림 5.3]폐콘크리트를 사용한 부재 시험체의 휨 실험 결과 ···69

[그림 5.4]폐콘크리트를 사용한 휨 시험체의 응력-처짐 곡선 ···69

[그림 5.5]부순 적벽돌을 사용한 휨 시험체의 균열도 ···76

[그림 5.6]폐콘크리트를 사용한 휨 시험체의 균열도 ···78

[그림 5.7]부순 적벽돌을 사용한 휨 시험체의 연성계수 ···81

[그림 5.8]폐콘크리트를 사용한 휨 시험체의 연성계수 ···82

[그림 6.1]부순 적벽돌을 사용한 부재 시험체의 전단 실험 결과 ···85

[그림 6.2]부순 적벽돌을 사용한 전단 시험체의 응력-처짐 곡선 ···85

[그림 6.3]폐콘크리트를 사용한 부재 시험체의 전단 실험 결과 ···91

[그림 6.4]폐콘크리트 사용한 전단 시험체의 응력-처짐 곡선 ···91

[그림 6.5]부순 적벽돌을 사용한 전단 시험체의 균열도 ···97

[그림 6.6]폐콘크리트를 사용한 전단 시험체의 균열도 ···100

[그림 6.7]부순 적벽돌을 사용한 전단 시험체의 연성계수 ···102

[그림 6.8]폐콘크리트를 사용한 전단 시험체의 연성계수 ···104

사 사 사 진 진 진 목 목 목 차 차 차

[사진 3.2]콘크리트 내화도 실험 전경 ···36

[사진 3.3]휨 시험체의 파괴전,파괴 후 전경 ···37

[사진 3.4]전단 시험체의 파괴전,파괴 후 전경 ···38

[사진 4.1]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 전자현미경(S.E.M)촬영···46

[사진 4.2]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 전자현미경(S.E.M)촬영···47

[사진 4.3]부순 적벽돌을 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 공시체 전경···54

[사진 4.4]폐콘크리트를 사용한 콘크리트의 내화도 실험 후 공시체 전경···57

부 부

부 록 록 록 사 사 사 진 진 진 목 목 목 차 차 차

사진 1.철근 배근 전경 ···114

사진 2.시험체 철근게이지 부착 후 전경 ···114

사진 3.거푸집 전경···116

사진 4.슬럼프 테스트···116

사진 5.공시체 제작 전경···116

사진 6.재령7일 압축강도 실험 전경···116

사진 7.재령 28일 압축강도 실험 전경···117

사진 8.시험체 연마 전경···117

사진 9.B-RCA-0시험체 파괴 후 전경···118

사진 10.B-RCA-30시험체 파괴 후 전경···118

사진 11.B-RCA-60시험체 파괴 후 전경 ···119

사진 12.B-RBA-0시험체 파괴 후 전경 ···119

사진 13.B-RBA-30시험체 파괴 후 전경···120

사진 14.B-RBA-60시험체 파괴 후 전경···120

사진 15.S-RCA-0시험체 파괴 후 전경···121

사진 16.S-RCA-30시험체 파괴 후 전경···121

사진 17.S-RCA-60시험체 파괴 후 전경···122

사진 18.S-RBA-0시험체 파괴 후 전경···122

사진 19.S-RBA-30시험체 파괴 후 전경···123

사진 20.S-RBA-60시험체 파괴 후 전경···123

기 기 기 호 호 호

fck :콘크리트 설계기준 압축강도(N/㎟) ft :콘크리트의 쪼갬 인장강도(N/㎟) fcu :콘크리트의 추정 압축강도(N/㎟) Pcr :초기균열 발생하중(kN)

σ_cr :초기균열 발생강도(N/㎟)

δ_cr :초기균열 부재의 변위(mm)

Py :시험체의 항복하중(kN) σ_y :시험체의 항복강도(N/㎟)

δ_y :시험체의 항복시 부재의 변위(mm)

Pu :시험체의 최대하중(kN) σ_u :시험체의 최대강도(N/㎟)

δ_u :최대하중시 부재의 변위(mm)

μ_max :연성계수

ASTM :미국 재료 시험 협회(AmericanSocietyofTestingMaterials) ACI :미국 콘크리트학회(AmericanConcreteInstitute)

A A Ab b bs s st t tr r ra a ac c ct t t

A A

A S S St t tu u ud d dy y yo o on n nt t th h he e eS S St t tr r ru u uc c ct t tu u ur r ra a al l lP P Pr r ro o op p pe e er r rt t ti i ie e es s so o of f fR R Re e ei i in n nf f fo o or r rc c ce e ed d d C

C

Co o on n nc c cr r re e et t te e eB B Be e ea a am m ms s s

u u us s si i in n ng g gR R Re e ec c cy y yc c cl l l e e ed d dA A Ag g gg g gr r re e eg g ga a at t te e e

By Kim,Kung-Ok

Director:Prof.Kim,Jeong-Sup

DepartmentofArchitecturalEngineering, GraduateSchoolofChosunUniversity

Thi sstudy i denti fi edmateri al sandstructuralcharacteri sti csofthe recl ai med aggregates affecti ng rei nforced concrete through materi al tests and suppl ementary tests such as compressi ve strength test, spl i tti ng tensi l e strength test,fi re resi stance test,bendi ng testand sheartestaccordi ng totypesofmateri al sandmi xi ng rates(0%,30%, and 60%)tousebroken red bri cksand wasteconcreteassubsti tute concreteandobtai nedthefol l owi ngresul ts:

1)Whencompressi vestrengthswerecomparedaccordi ng tomi xi ng rates,RCA andRBA speci menswi th30% mi xi ngrateshowedsi mi l ar strengthtono-mi xi ngspeci men.

When no-mi xi ng speci men was compared wi th the speci men wi th

60% ofmi xi ng rate,RBA 60% speci men showed thestrength wi thi n

the range of8. 5% -14. 4% accordi ng to di fferentdays ofage and

RCA 60% speci men showed the strength wi thi n the range of 15. 5%-17. 6%.Iti ndi catesthatwhen morethan 60% oftherecl ai med aggregatewasmi xed,granul ari ty ofaggregatewasnotgood,whi ch causedmoregapsbetweenaggregates.

2)For the mani festati on rati o ofthe compressi ve strength,RBA speci men showed 87%-93% ofthe desi gn standard strength atthe 14thdayofagewhi l eRCA speci menshowedthestrengthwi thi nthe rangeof84%-92% atthe7thdayofage.

3)Asaresul tofthespl i tti ngtensi l estrengthtest,thi sstudyfound that l i ke the compressi ve strength,30% mi xi ng speci men showed al mostsametensi l estrengthasno-mi xi ngspeci men.

For mani festati on rates of spl i tti ng tensi l e strength accordi ng to di fferent days of age, RBA speci men showed 87%-89% of the strength mani fested atthe28th day ofageatthe14th day ofage, and RCA speci men showed the hi gheststrength atthe 7th day of age,70%-89% ofthestrengthmani festedatthe28thdayofage.For therati o ofcompressi vestrength to tensi l estrength. concretewi th recl ai med aggregates showed tensi l e strength wi thi n the range of 1/7-1. 13ofcompressi vestrengthofnormalconcrete.

4)Asaresul tofmeasuri ngcompressi vestrengthandneutral i zati on

afterheati ng, i twas found thatas more recl ai med aggregates are

mi xed and heated i n hi gher temperature, compressi ve strength

decreased.Iti ndi catesthattherecl ai med aggregateswereburned by

heatandthei radhesi onandcombi nati onforcewerel ost.

5)Asaresul tofthebendi ng testofrei nforced concretebeams,i t wasfoundthatducti l ecoeffi ci entoftheRBA 30speci men was7. 5%

l owerand the ducti l e coeffi ci entofRBA 60% speci men was 10. 9%

l owercomparedtothatoftheno-mi xi ngspeci men.

6)Asaresul tofthesheartestofrei nforcedconcretebeam,i twas found thatthe i ni ti alcrack strength,yi el d strength,and maxi mum strength ofthe speci men wi th recl ai med aggregates showed si mi l ar behavi orscomparedwi ththoseofnormalconcrete.

For ducti l e coeffi ci ent of the shear test of the concrete wi th recl ai med aggregates,thatofRBA 30% speci men was 37. 1% l ower, thatofRBA 60% speci menwas43. 4% l ower,andthoseofRCA 30%

and 60% speci mens were 46. 75 l ower than that of no-mi xi ng speci men.

7)To sum up theresul tsofthemateri altestsand suppl ementary

tests,when60% ofbrokenredbri cksandwasteconcreteweremi xed

and used,the mi xed concrete had al most the same compressi ve

strength,tensi l estrength,bendi ng behavi ors,and shearbehavi orsas

normalrubbl econcrete.Soi twasconcl udedthatconcretemi xedwi th

broken red bri cks and wasterconcrete can be appl i cabl e foractual

structuresofrei nforcedconcretebeams.Andthi sstudysuggeststhat

furtherstudi eson mi xi ng and appl i cati on ofmi xed materi al s whi ch

cani mproveducti l ecoeffi ci entsareneeded.

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ. . .서 서 서 론 론 론

1

1 1. . . 1 1 1연 연 연구 구 구배 배 배경 경 경 및 및 및 목 목 목적 적 적

1960년대의 급격한 경제발전의 과정에서 건설된 건축물의 수명과 도시집중화 현 상에 따른 건설수요 등을 고려해 볼 때,건설폐기물 특히 대도시 주변의 도시 재개 발과 건축물의 노후화(老朽化)및 기능저하에 의한 건축물의 리모델링(remodeling) 및 해체가 꾸준하게 증가할 것으로 전망된다.

특히 우리나라의 경우,도시의 유효이용 부지가 협소하기 때문에 대부분 해체 작업 후 신축을 하는 것으로,선진국처럼 건축물의 외장은 그대로 둔 채 내장재․

설비․배관만을 교체 하거나 수선하여 건축물의 수명을 연장시켜 사용하는 실용적 인 의식이 부족한 반면,조금 노후된 건축물도 일단 해체를 한 후 재건축하려는 경 향이 다른 나라에 비해 매우 높은 편이다.이러한 상황 역시 해체 및 신축으로 인 한 건설폐기물량을 더욱 가중시키고 있다.

최근 천연골재의 고갈(枯渴)과 바다 모래 채취까지 극심한 제약을 받고 있는 상 황에서 건설폐기물을 이용한 재생골재 사용은 최적의 대안으로 재평가되고 있으며, 건설폐기물을 적절한 기술처리 및 고도의 재활용 골재로 재활용될 수 있을 것이다.

따라서 다량으로 발생되는 건설폐기물을 재활용하는 것은 자원 및 에너지 절약 측면 뿐만 아니라 환경보호 측면에서도 그 중요도는 충분히 높이 평가받을 것으로 본다.

또한 대량의 건설폐기물은 재활용되지 못하고 불법매립이나 불법투기와 같은 부적합하게 처리됨으로써 환경오염 문제를 유발시키고 있어 건설폐기물의 재활용 은 중요한 과제로 대두되고 있으며,건설폐기물을 재활용해야 하는 더 큰 이유는 국내 천연골재 자원의 고갈에 따른 골재의 공급 부족에 있다.

따라서 재개발,재건축을 통해 발생된 건설폐기물을 가공하여 환경오염과 골재 자원 해소 등 높은 부가가치 창출을 위한 양질의 재생골재를 활용하여 고품질 콘

크리트를 생산하기 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

특히 폐기물에서 상당부분을 차지하는 폐콘크리트와 재생골재에 혼입된 불순물 을 분류되고 있는 부순 적벽돌을 재활용하는 방법에 대한 연구를 추진할 필요가 있다고 판단된다.

따라서,본 연구에서는 콘크리트 폐기물 다음으로 많은 비율을 차지하고 있는 조 적조 폐기물(부순 적벽돌)에 관해서 재료실험(압축강도,쪼갬인장강도,내화도(耐火 度)실험 등과 부재실험(철근콘크리트 보의 휨 실험,전단실험)을 통한 사용성 여부 의 검토와 대체 골재의 입도를 조정하여 천연 잔골재율을 줄일 수 있는 방안에 대 해서 검토하고자 한다.

1 1

1. . . 2 2 2연 연 연구 구 구의 의 의 범 범 범위 위 위 및 및 및 방 방 방법 법 법

본 연구에서는 재생골재로써 부순 적벽돌과 폐콘크리트의 혼입율에 따른 콘크리 트를 제작하여 재료실험과 부재실험을 실시한다.재료 실험은 재생골재 종류별,혼입 율에 따라 Ø100㎜×200㎜의 원주형 공시체를 제작하여 재령별로 압축강도 실험과 쪼 갬 인장강도 실험,내화도 실험을 한다.

기존 연구는 원주형 공시체를 이용한 굳은 콘크리트의 재료적 특성을 검토하는 연구가 주로 진행되어져 왔으나,본 연구에서는 부순 적벽돌과 폐콘크리트를 사용 한 철근콘크리트 제작하여 구조물의 거동을 파악하기 위해 재생골재 종류별,혼입 량별로 축소형 철근콘크리트 보를 제작하여 휨 실험과 전단 실험을 실시한다.

재생골재 종류별,혼입율에 따른 재령별 재료실험결과와 철근콘크리트 보의 휨 실 험,전단 실험 등의 부재실험을 비교․분석함으로써 재생골재 사용 콘크리트의 구조 적 특성 변화를 파악한 뒤 재생골재를 사용한 콘크리트 품질의 실용성을 제고하는 것이다.

본 연구를 수행하기 위하여 진행된 연구 흐름도는 다음과 같다.

연구의 배경 및 목적

∙기존 연구 동향 ∙이론적 배경

연구 계획 수립

변수도출 및 수준결정

실 험 계 획

○ 실험방법 결정

○ 실험 재령 결정

○ 시험체 크기 결정

시 험 체 계 획 공시체 및 시험체 제작

∙압축강도실험

∙쪼갬인장강도실험

∙내화도실험 재령별 실험 ^{∙굳은 콘크리트의}

내구적 특성검토

∙휨 실험

∙전단 실험 부재실험 ∙RC보의 구조적

특성검토

종 합 분 석 ∙구조물의 사용 적정성 검토

결 론

[ [

[그그그림림림 111...111]]]연연연구구구 진진진행행행 흐흐흐름름름도도도

1

1 1. . . 3 3 3기 기 기존 존 존 연 연 연구 구 구의 의 의 동 동 동향 향 향

1 1

1. . . 3 3 3. . . 1 1 1국 국 국내 내 내의 의 의 연 연 연구 구 구동 동 동향 향 향

1985년 이후부터 현재까지 국내에서 진행된 재생골재 콘크리트에 대한 연구로서 대한건축학회 논문집 및 학술발표 논문집,한국콘크리트학회 논문집 및 학술발표 논문집,한국구조물진단학회 논문집 및 학술발표 논문집 등에 수록된 논문은 총 120편으로 그중의 일부를 발췌하면 연도별 연구현황은 <표 1.1>과 같다.국내에서 1985년에 재생골재를 사용한 콘크리트의 배합 및 특성에 대한 논문 3편을 시작으 로 1997년 6편,2001년부터 2005년까지 9편까지 증가하는 등 매년 꾸준히 연구가 진행되어 왔다.반면,1993년부터 2000년까지 재생골재 콘크리트를 사용한 부재성 능에 대한 논문집에 수록된 논문은 총 5편이며,2000년 이후에는 원주형 공시체를 이용한 재생골재를 사용한 콘크리트의 소재실험이 주로 연구되어 있어 실대형 및 축소형 부재 시험체의 부재실험이 필요할 것으로 사료된다.

<

<

<표표표 111...111>>> 국국국내내내 연연연구구구 동동동향향향

연연연 구구구 자자자 연연연 도도도 주주주 요요요 변변변 수수수 연연연 구구구 내내내 용용용

윤승조 외 2명 1985

쉒물시멘트비 쉒굵은골재 종류 쉒콘크리트 재령일수

쉒굵은골재로 폐콘크리트를 이용하는 콘크리트의 특성분포.

쉒슈미트햄머,초음파속도 측정의 비파괴시험을 통한 영향

인자 분석.

한천구 외 2명 1985 쉒물시멘트비 쉒굵은골재 종류

쉒폐콘크리트의 굵은골재 자원으로 재활용면에서 천연 굵은골재와의 비교분석.

김무한 외 2명 1986 쉒물시멘트비 쉒굵은골재 종류

쉒재생골재 품질에 따른 비파괴 시험 영향 인자 규명.

쉒비파괴 시험에 의한 재생골재 콘크리트의 강도 추정 활용 참고자료 제시.

윤현도 외 2명 1986 쉒물시멘트비 쉒굵은골재 종류

쉒물시멘트비 40～70% 범위의 컨시스턴시(consistency) 및 역학적 상태 비교 분석.

김무한 외 4명 1990

쉒물시멘트비 쉒재생모래 대체율 쉒재생자갈 대체율

쉒재생골재 혼합조건에 따른 굳지 않은 콘크리트의 기초적인 성상.

연연연 구구구 자자자 연연연 도도도 주주주 요요요 변변변 수수수 연연연 구구구 내내내 용용용

도영수 외 2명 1992 쉒대기상태의 압축강도 쉒3점 휨시험

쉒재생골재 콘크리트의 동결융해 저항성 변형 특성에 관한 연구

쉒하중수행능력의 증진 및 변형률에 대한 검토가 필요.

윤기원 외 5명 1993 쉒물시멘트비 쉒굵은골재 입경

쉒재생골재 콘크리트의 반발경도법 강도추정은 실용 가능성

쉒초음파속도법은 충분한 검토 필요.

김무한 외 3명 1994

쉒물시멘트비 쉒재생모래 대체율 쉒플라이애시 혼입율

쉒경화콘크리트 상태의 고강도 영역 재생콘크리 트의 시공성 및 공학적 특성에 관한 연구.

김무한 외 3명 1995 쉒물시멘트비 쉒재생골재 대체율

쉒경화콘크리트 상태의 재생골재 콘크리트의 공 학적 특성에 관한 연구.

서치호 외 2명 1996

쉒재생골재 혼입비 쉒양생조건 쉒재령별 변화

쉒재생골재의 압출성형 재료는 7일 경과 후에 는 오토클레이브(autoclave)를 거치지 않아도 소요강도를 얻을 수 있음.

윤현도 외 4명 1997 쉒물시멘트비 쉒물시멘트비 0.4정도에서 재생골재 콘크리트와 천연골재 콘크리트의 역학적 특성이 근접함.

윤현도 외 4명 1998 쉒물시멘트비 쉒골재종류

쉒강도 특성에 따른 천연골재의 재생골재로서 대 체 가능성.

구봉근 외 4명 1999 쉒재생골재 대체율 쉒재생골재의 대체율에 따른 철근콘크리트 보의 휨거동과 전단거동 검토

서정인 외 2명 2000 쉒재생골재 대체율 쉒재생골재 콘크리트 보의 재생골재 대체율에 따른 전단거동 연구

서치호 외 1명 2001

쉒물시멘트비 쉒재생골재 혼입율 쉒실리카흄 혼입율

쉒고강도 재생골재 콘크리트 제조시 재생 골재 30% 대체 혼입이 바람직함.

쉒재생골재 콘크리트의 구조용 부재 활용시 역학적 성능 저하 고려

윤현도 외 3명 2002 쉒전단경간비 쉒콘크리트강도

쉒재생골재를 사용한 고강도 콘크리트 보의 전단 거동 규명

신성우 외 3명 2002 쉒콘크리트 강도 쉒재생굵은 골재 대체율

쉒재생골재를 사용한 철근콘크리트 보의 거동에 관한 연구

정상진 외 5인 2002 쉒파쇄방법 쉒전기충격식 수중파쇄된 재생골재의 믈성 및 특 성을 파악.

연연연 구구구 자자자 연연연 도도도 주주주 요요요 변변변 수수수 연연연 구구구 내내내 용용용 서치호 외 3명 2003 쉒재생 굵은골재 대체율

쉒재생 잔골재 대체율

쉒재생골재를 사용한 철근콘크리트의 시공성과 역 학적 특성 평가

구봉근 외 3인 2003 쉒물시멘트비 쉒재생골재 대체율

쉒콘크리트 수축특성과 파괴역학 사이의 상호작용 에

대한 통한 영향인자 별 초기 수축변화량의 역학 적

특성을 규명 정재동 2004

쉒물시멘트비 쉒재생골재 대체율 쉒재생골재의 종류

쉒재생골재의 내구성능은 부순골재에 비해 떨어 지며 재생골재의 종류에 따라서 큰 차이를 보임.

강경인 외 5인 2005 쉒재생 굵은골재 대체율 쉒재생 잔골재 대체율

쉒잔골재율이 재생골재 콘크리트의 유동성과 압축 강도에 미치는 영향은 골재 치환율에 의해서 결정 쉒소요 강도를 얻기 위해 잔골재율을 보통콘크리트

보다 낮출수록 유리

서치호 외 1인 2005

쉒재생골재 대체율 쉒양생조건 쉒물시멘트비

쉒재생골재 대체율 30%까지는 모든 강도영역에서 보통콘크리트와 유사하거나 다소 향상

쉒대체율이 증가함에 따라 건조수축에 의한 길이 변화율도 증가 하나,보통콘크리의 길이변화율과 유사

서치호 외 1인 2005 쉒플라이애시 혼입율 쉒재생골재 대체율

쉒플라이애시(flyash)의 혼입에 따른 수산화칼슘 의 소비를 증대시켜 탄산화 촉진하여 재생골재 콘크리트에서 탄산화 억제 할수 잇는 방안 강구 필요.

쉒플라이애시 혼입에 따른 동결융해저항성 향상

양근혁 외 1인 2005 쉒골재의 함수상태 쉒재생골재 대체율

쉒재생골재 콘크리트의 배합설계 시 골재의 함수 상태는 보통콘크리트처럼 표건건조상태로 적용

하는 것이 유리

1

1 1. . . 3 3 3. . . 2 2 2국 국 국외 외 외의 의 의 연 연 연구 구 구동 동 동향 향 향

재생골재에 대한 연구는 일본을 중심으로 진행되었으며,일본에서 진행된 재생콘 크리트에 대한 자료는 일본콘크리트학회논문집 및 일본건축학회 연차 강연집에 수 록된 1995년 이후에 발표된 논문과 일본 건설성에서 발표한 보고서를 토대로 조사 하였다. 또한, 기타 연구사례를 조사하기 위해 Magazine of Concrete Research(MCR), Construction and Building Materials, Cement and Concrete Research,Cement& ConcreteComposites,WasteManagement등에 1995년부터 2002년까지 수록된 논문 20여 편을 참고하였다.그중 일부를 정리한 것은 <표 1.2>

와 같다.표에 나타난 바와 같이 국외에서는 재생골재에 대한 자료특성에 대한 활발 한 연구가 진행되어 왔으며,재생골재 콘크리트 보,합성기둥,그리고 halfPC골조 등의 주요 구조 재료용으로 적용된 구조부재에 대한 실험 및 이론적 연구가 진행되 고 있다.

<

<

<표표표 111...222>>> 국국국외외외 연연연구구구 동동동향향향

연연연 구구구 자자자 연연연 도도도 주주주 요요요 변변변 수수수 연연연 구구구 내내내 용용용

德田弘 외 3명 1995

쉒재생골재 종류(보통, 고강도 콘크리트) 쉒재생 미분말의 활용

쉒재생굵은골재를 이용한 초경련 빈배합콘크리트 의 성상 검토(미분말을 활용한 콘크리트의 역 학적 성상 검토)

前田弘美 외 3명 1995

쉒혼화재료 사용 쉒물시멘트비 쉒골재의 종류

쉒재생골재 콘크리트의 활용 확대를 위한 품질개선 에 관한 실험적 연구 검토

國府勝郞 외

2명 1995

쉒재생골재 대체율 쉒배합조건에 따른 응결

상상,압축강도,건조 수축

쉒초경련 및 경련 재생골재 콘크리트의 응결 특 성,강도,건조 수축 성상의 검토

前田弘美 외

2명 1996 쉒재생골재의 품질 (흡수율)

쉒재생골재 콘크리트의 역학적 특성 및 건조수축 에 영향을 미치는 재생 골재의 품질 검토 河野廣陸 외

1명 1996 쉒파쇄방법에 따라 얻어진 아스콘의 대체율

쉒아스팔트 콘크리트를 사용한 재생골재 콘크리 트의 성상 검토

연연연 구구구 자자자 연연연 도도도 주주주 요요요 변변변 수수수 연연연 구구구 내내내 용용용 E,Vazquez외

1인 1996 쉒콘크리트의 종류 쉒재생골재 습도가 경화 콘크리트의 특성에 미치 는 영향 연구

田中孔治 외

4명 1997 쉒파괴형태

쉒압축강도 쉒재생골재 철근콘크리트 부재의 성상에 관한 연구 田中孔治 외

4명 1997 쉒파괴형태 쉒압축강도

쉒고강도 재료를 사용한 재생 철근콘크리트 부재 의 성상에 대한 연구

木平雄可 외

3명 1997 쉒재생골재의 치수 및 압축강도

쉒고강도 재료를 사용한 재생 철근콘크리트 부재 의 성상에 대한 연구

福田俊之 외

5명 1999 쉒사용재료 쉒재생골재 대체율

쉒동결융해의 영향이 적은 강관기둥 충진재로서 재생골재 콘크리트의 이용성 검토

田中禮治 외

4명 1999

쉒재생골재 콘크리트와 일반 콘크리트 파괴형식 쉒콘크리트 강도

쉒재생골재 콘크리트의 일반 철근콘크리트로의 이용에 대한 적합성 여부 및 가능성 검토

F.Buyle-Bodin 외 1명 2001

쉒모르타르 종류 쉒폴리프로필렌 섬유의

혼입율

쉒재생 골재 모르타르의 균열 및 건조수축 제어 에 있어 폴리프로필렌 및 금속섬유의 영향 연구

田中禮治 외

2명 2002

쉒리사이클 회수 쉒보 부재의 휨,전단,

부착파괴

쉒반복 리사이클한 재생골재 콘크리트의 내진 성능 관점에서의 이용가능성 검토

A.H.Taylor

외 1명 2002 쉒조골재의 크기

쉒재생골재 대체율 쉒재생 조골재를 사용한 콘크리트의 성능 연구 書鋪範昭 외

3명 2002 쉒재생골재 콘크리트와 일반 콘크리트 파괴형식

쉒겹침이음부를 가진 재생골재 콘크리트를 이용한 halfPC 구조의 탄․소성 해석을 통한 재생 골재 콘크리트의 실용화 설계기법 검토 田口史雄 외

3명 2002

쉒재생골재의 대체율 쉒재생골재의 흡수율 쉒모르타르 부착률

쉒재생골재의 흡수율에 착안한 재생골재 콘크리트 의 압축강도,동결융해,건조수축 특성의 규명

鳥居和之 외

3명 2002 쉒플라이애쉬 혼입율 쉒골재종류

쉒오토클레이브처리 포러스(Porous)콘크리트의 역학적 성질을 검토

EricWriguin

외 3명 2002 쉒재생골재의 종류 쉒재생골재 콘크리트의 표면침투성 평가에 대한 연구

N.Padayachee

외 1명 2002 쉒재생골재의 대체율 쉒내구성 지수에 의한 재생골재 콘크리트의 성능 에 대한 연구

2 2

2. . .이 이 이론 론 론적 적 적 연 연 연구 구 구

2 2

2. . . 1 1 1건 건 건설 설 설폐 폐 폐기 기 기물 물 물 발 발 발생 생 생 및 및 및 재 재 재활 활 활용 용 용 현 현 현황 황 황

2 2

2. . . 1 1 1. . . 1 1 1건 건 건설 설 설폐 폐 폐기 기 기물 물 물의 의 의 발 발 발생 생 생요 요 요인 인 인 및 및 및 발 발 발생 생 생형 형 형태 태 태

건설폐기물은 현행 폐기물관리법에 따라 “사업활동에 따라 발생하는 것으로써 사 람의 생활이나 사업활동에 필요하지 아니하게 된 물질을 말한다”이다.건설폐기물 의 발생형태는 발생원인에 따라 다양하지만 다량 발생하는 순으로 건축물이나 토 목구조물의 해체,기존 구조물의 보수 또는 개수,신축과정의 굴착,자재손실,사용 자재의 포장재,현장근로자의 생활폐기물 등으로 나눌 수 있다.그러나 통상 현재 가장 문제가 되는 것은 부피와 무게상으로 큰 부분을 차지하는 폐콘크리트,폐아스 팔트,부순 적벽돌이다.건설폐기물의 종류는 <표 2.1>과 같다.

<

<<표표표 222...111>>> 건건건설설설폐폐폐기기기물물물의의의 종종종류류류

명 칭 종 류

건설폐재 구조물 제거시 발생하는 콘크리트 및 유사물질과 포장재인 아스콘덩이, 굴착토사로서 건설폐재 배출사업자 재활용지침상의 재활용대상물질 토 사

토사는 토지생성의 재료로 사용되므로 폐기물법의 적용은 안되나 건 설폐재가 포함되거나,함수율이 높을 때는 오니,잔토로서 폐기물관리 법을 적용

목 재 나무조각,폐형틀,자재파편 등 오 니

(汚泥)

함수율이 높고 입자가 미세한 것.

폐벤토나이트오니,굴삭오니

금 속 철골,철근파편,강관류,철사파편,알루미늄

플라스틱 합성수지폐건재,폐염화비닐(PVC)파이프류,폐타이어,폐스티로폴,플 라스틱내장재,물막이시트 등

폐 유 건설중기 등의 연료로 사용한 폐윤활류,아스팔트유제,페인트유제 폐 산

폐알칼리 시멘트폐액,기계세제액 유 리

도자기파편 유리,타일,위생도기,석면파편 폐 지 포장재,벽지

부순 적벽돌의 발생원은 주로 단독주택에서 발생되는 건설폐기물로써 전체 폐기 물 중에 가장 큰 비율을 차지하는 폐콘크리트 다음으로 큰 비율을 차지하고 있다.

폐콘크리트의 발생원은 노후토목구조물,노후도로 개ㆍ보수 및 확장공사,노후건 축구조물의 재건축,도심재개발 등에서 주로 발생되고,그 외에도 교량과 같은 콘 크리트 구조물의 해체와 보도블록의 교체,전신주 교체 등에서도 발생한다.폐콘크 리트의 주요 발생원은 [표 2.2]와 같다.

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<

<표표표 222...222>>> 폐폐폐콘콘콘크크크리리리트트트의의의 주주주요요요 발발발생생생원원원

구 분 발 생 내 용

노후토목구조물 교량,지하구조물 등 구조물로서의 수명을 다하여 해체시 다 량의 폐콘크리트 발생

노후 도로 개 ․ 보수 및 확장공사

일반도로 및 고속도로의 확장 또는 개량으로 인한 굴착,재포 장시 발생

노후건축

구조물의 재건축 건축적,구조적 수명이 다한 빌딩 및 공동주택의 재건축시 기 존 건축물로의 해체로부터 다량의 폐콘크리트 발생

도심재개발

보도블록 보도블록의 파손 또는 새로운 블록으로 교체시 발생

전 신 주 노후된 전신주의 교체 또는 전선의 지중화 공사로 인해 발생

주로 도로보수공사에서 발생하는 폐아스콘(ascon)은 최근에는 지하철공사의 증가 에 따라 도로굴착면적이 증가추세여서 발생량도 증가하고 있다.폐아스콘은 화학무 질인 석유계 아스팔트를 함유하고 있으므로 소량의 폐아스콘이라도 토양에 매립하는 것은 바람직하지 않고,거의 전량이 고급의 아스팔트 혼합물로 재활용될 수 있다.

2 2

2. . . 1 1 1. . . 2 2 2건 건 건설 설 설폐 폐 폐기 기 기물 물 물의 의 의 발 발 발생 생 생현 현 현황 황 황

건설폐기물은 1991년 이전에는 일반 폐기물로 분류되어 처리되었고 1992년부터 일반폐기물 중 사업장폐기물로서 구분되고,「건축물폐재류」로 각지방자치단체에 배출량이 신고되었다.구체적인 성상별로 분류가 되지 않고 발생원의 규모도 파악 이 안되어 있으므로 지역별로 신고된 양만을 파악할 수 있었을 뿐이었다.그러나 1996년부터 건설폐기물로 분리되었다.

국내 건설폐기물의 발생현황은 지역별로 신고된 발생량만을 파악할 수 밖에 없

는 실정으로 신고되지 않고 직접 처리되거나 불법 처리된 건설폐자재의 양을 포함 하면 2006년 6월 약 4천만톤에 이를 것으로 추정된다.현재 최종 처분량으로 실제 현장에서 발생하는 배출량과는 차이가 있지만 아파트 재건축,건축물 및 광역도시 의 지하철공사 등 건설물량 증가 및 관리체계의 강화에 따라 발생량이 크게 증가 하는 경향을 보이고 있다.

<표 2.3>은 국내에서 발생하는 건설폐기물의 발생량을 1일 기준으로 나타낸 것 이다.환경부 자료에 의하면 2002년 자료를 기준으로 1일 평균 약 114,088톤의 불 연성 건설폐기물이 발생하는 것으로 추정되어,불연성 건설폐기물의 연간 발생량은 4,164만톤 규모로 추정되며,이 가운데 폐콘크리트류가 2.647만톤으로 전체 발생폐 기물 중에서 60.4%,불연성 폐기물 중에서 63.6%를 차지하고 있다.

총 폐기물의 구성비가 생활폐기물 18.5%,사업장배출시설폐기물 36.9%,건설폐기 물 44.6%임을 감안할 때 폐콘크리트의 발생규모를 엄청난 양임을 알 수 있다.또 한,전년대비 폐기물 증가비는 생활폐기물 2.9%,사업장배출시설계폐기물 3.8%,건 설폐기물 10.7%로 건설폐기물의 증가가 두드러짐을 알 수 있다.

<<<표표표 222...333>>> 연연연도도도별별별 건건건설설설폐폐폐기기기물물물의의의 발발발생생생량량량

(단위 :톤/일) 연 도 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 총 계 222888,,,444222555 444777,,,777777777 444777,,,666999333 666222,,,222222111 777888,,,777777777 111000888,,,555222000 111222000,,,111444111 가

연 성

소 계 222,,,999999000 333,,,777999222 333,,,111444888 444,,,444222555 555,,,222000777 666,,,777444999 666,,,000555333 종 이 류 546 455 348 613 591 557 506 나 무 류 1,064 1,848 1,547 2,063 2,367 3,111 2,632 합성수지류 833 811 655 968 1,311 1,821 1,800 기 타 548 678 598 781 938 1,260 1,115 소 계 222555,,,444333444 444333,,,999888555 444444,,,555444555 555777,,,777999666 777333,,,555777000 111000111,,,777777111 111111444,,,000888888 건

설 폐 자 재

계 23,577 42,985 42,445 56,212 71,063 98,660 101,992 토 사 3,954 6,990 4,881 4,727 5,579 8,210 7,428 콘크리트 14,981 25,469 28,165 39,819 49,352 66,051 72,526 아 스 콘 3,398 7,489 7,867 9,317 11,388 13,700 14,729 기 타 1,244 2,372 1,532 2,849 4,744 10,699 7,309 금 속 류 1,170 159 818 661 1,087 1,316 1,323 유 리 류 192 159 127 174 181 304 430 기 타 495 787 1,155 749 1,239 1,491 10,343 (자료 :환경부,환경통계연감 2005)

2 2

2. . . 1 1 1. . . 3 3 3건 건 건설 설 설폐 폐 폐기 기 기물 물 물의 의 의 처 처 처리 리 리 및 및 및 재 재 재활 활 활용 용 용 현 현 현황 황 황

건설폐기물의 처리방법은 매립,소각,재활용으로 구분할 수 있으며,1996년 이후 매년 매립에 의한 처리는 감소하고 있으며,재활용은 증가하고 있다.이는 폐기물 재활용에 대한 각종 정책 및 기술개발에 의한 것으로 판단된다.건설폐기물의 주요 재활용은 목재,철재,유리 등의 재활용 품목이 대부분이고 폐콘크리트와 적벽돌은 일반 성토재로 주로 활용하고 있다.

<<<표표표 222...444>>> 건건건설설설폐폐폐기기기물물물의의의 처처처리리리방방방법법법 변변변화화화 추추추이이이

(단위 :톤/일) 연 도 111999999666 111999999777 111999999888 111999999999 222000000000 222000000111 222000000222

총 계 ^{28,425 47,777 47,693 62,221 78,777 108,520 120,141} 1

1

1000000%%% 111000000%%% 111000000%%% 111000000%%% 111000000%%% 111000000%%% 111000000%%% 매 립 ^{10,988 9,747 7,112 10,600 10,021 12,943 17,462}

3 3

3888...777%%% 222000...444%%% 111444...999%%% 111777...000%%% 111222...777%%% 111111...999%%% 111444...555%%% 소 각 ^{848 1,456 1,002 1,278 2,071 2,424 2,463}

3 3

3...000%%% 333...000%%% 222...111%%% 222...111%%% 222...666%%% 222...333%%% 222...111%%% 재 활 용 ^{16,589 36,573 39,574 50,343 66,685 93,153 100,209}

5 5

5888...333%%% 777666...666%%% 888333...000%%% 888000...999%%% 888444...777%%% 888555...888%%% 888333...444%%%

해양투기 ^{0 0 0 0 0 0 8}

0 0

0%%% 000%%% 000%%% 000%%% 000%%% 000%%% 000...000000000000777%%% (자료 :환경부,환경통계연감 2003)

2 2

2. . . 2 2 2콘 콘 콘크 크 크리 리 리트 트 트용 용 용 재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재의 의 의 특 특 특성 성 성

2 2

2. . . 2 2 2. . . 1 1 1재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재의 의 의 입 입 입자 자 자구 구 구성 성 성

재생골재에는 원콘크리트에 사용되었던 원래의 골재(원골재)외에 여러 가지 물 질이 혼입되어 있기 때문에,원골재의 성질보다 오히려 혼입되어 있는 물질의 종류 와 양이 재생골재의 품질을 지배하게 된다.재생골재에 혼입되어 있는 물질은 다음 과 같이 세 가지로 분류할 수 있다.

① 골재입자에 부착된 모르타르 또는 시멘트페이스트(cementpaste)

② 건축물 해체시 혼입된 종이,나무,유리,타일,벽돌,아스팔트 등의 불순물

③ 해체현장 및 재생골재 제조공장에서의 취급시 혼입되는 토사(土砂)

또한 재생굵은골재는 입자의 구성에 따라 원굵은 골재로 구성된 것,원굵은골재 에 일부 원모르타르가 부착되어 있는 것,원 콘크리트로 구성된 것,원 모르타르로 만 구성된 것으로 추정할 수 있으나,콘크리트 공시체의 절단면 관찰결과로부터 재 생골재의 구성은 모르타르분과 원콘크리트 내의 자갈이 반반 정도로 구성되어 있 음을 알수 있다.

이것을 정량적으로 확인하기 위해서 조크러셔(Jaw crusher),개조기(改造機)로 제 조한 1차처리 재생굵은골재(10～20mm)의 입자 25개의 비중․흡수율을 측정한 결 과,재생굵은골재의 입자는 2개의 그룹으로 나누어지는 것을 알 수 있다.즉 재생 골재는 굵은골재와 모르타르 입자로 구성되고,모르타르 입자의 품질과 그 비율이 재생굵은골재의 품질을 규정한다고 할 수 있다.

(((222)))재재재생생생골골골재재재에에에 부부부착착착된된된 시시시멘멘멘트트트페페페이이이스스스트트트

골재에 붙어 있는 모르타르의 부피 백분율을 ASTM D - 457.71의 선형이동법 (LinearTraverseMethod)을 이용하여 구하면 파쇄방법과 원콘크리트의 종류에 따 라서 차이가 있으나,16～32mm 굵은골재에서는 25～35%,8～16mm에서는 약

40%,그리고,4～8mm 재생골재에서는 60%정도이다.

재생굵은골재의 처리횟수를 증가시켰을때 입자의 흡수율 분포가 7% 정도 이상의 것은 모르타르 입자로 생각해도 좋다.재생골재의 제조에 있어서 처리횟수가 많을 수록 파쇄 및 연마의 반복에 의해 모르타르 입자는 파쇄되어 잔골재로 되고,또한 원골재에 부착한 모르타르가 떨어져 나감으로써 원골재 입자 또는 원골재에 가까 운 입자의 비율이 많아지는 것을 알 수 있다.

(((333)))재재재생생생골골골재재재의의의 불불불순순순물물물 및및및 미미미립립립분분분(((微微微粒粒粒粉粉粉)))

재생골재에 혼입된 불순물 및 미립분은 <표 2.5>에 나타난 바와 같이 배우 다양 하다.건축물의 경우 해체시 콘크리트 외에 여러 가지 재료가 혼입되기 때문에 주 의가 필요하다.

<<<표표표 222...555>>> 재재재생생생골골골재재재에에에 혼혼혼입입입된된된 불불불순순순물물물 종

종 종류류류 비 비

비고고고 금금금속속속 석석석재재재 타타타일일일 벽 벽

벽돌돌돌 유유유리리리 니니니분분분 (((泥泥泥分分分)))

아 아 아스스스팔팔팔트트트 콘 콘 콘크크크리리리트트트

모 모 모르르르 타 타 타르르르

신 신

신더더더(((ccciiinnndddeeerrr))) 경

경

경량량량콘콘콘크크크리리리 트 트 트

기 기 기포포포콘콘콘 크 크 크리리리트트트

비 중 7.8 2.5 2.5 2.5 2.3 2.3 2.1 1.9 0.5

불순물량

(%) ～4.9 ～5.9 ～3.9 0～1 5 5 0.7～4.0 0～20.9 0.06 종

종 종류류류 비 비

비고고고 석석석고고고 플플플라라라스스스 틱 틱

틱 목목목재재재 도도도료료료 수 수 수지지지

아 아 아스스스팔팔팔트트트

방 방 방수수수층층층

지지지포포포

(((紙紙紙布布布))) 단단단열열열재재재 기기기타타타 비중 1.6 1.6 1.3 1.1 1.9 0.45 - 0.05 불순물량

(%) 2.1～9.1 ～9.1 ～0.53 ～0.39 ～1.0 ～0.39 ～0.23 ～1.0

금속은 대부분 강으로서 철근 외에 각종 금속류가 있으며,이러한 금속재료는 재생 골재의 처리공정을 어렵게 하는 원인이 된다.석재,타일,벽돌,유리는 골재와 비 중이 비교적 가깝고 화학적으로 안정적이기 때문에 콘크리트에 대한 악형향은 거

의 없지만,유리는 작업자에게 해를 미치는 경우가 있다.모르타르 또는 경량 콘크 리트를 다량 혼입하지 않을 경우 악영향은 크지 않다.

이분(泥紛)은 해체현장으로부터 콘크리트에 부착하게 되는데 이는 콘크리트의 특 성을 크게 저해하므로 반드시 씻기시험이나 점토괴량시험으로 확인할 필요가 있다.

석고,석고 플라스터(plaster)콘크리트에 유해하지만 굵은골재에 혼입되는 경우는 그다지 많지 않다.

문제가 되는 것은 플라스틱,아스팔트,도료 목재,종이,천,단열재와 같은 유기 불순물로서 콘크리트에 큰 악영향을 미친다.따라서 재생골재를 제조하는 과정에서 이들의 제거가능 여부가 재생골재의 품질을 결정하는 매우 중요한 요소가 된다.

재생골재에 포함된 미립분은 통상 0.15mm 이하의 것을 의미한다.습식분급(濕式 分級)의 방식은 그 양이 적지만,건식의 경우에는 씻기 손실량만도 5% 정도 된다.

미분의 화학분석 결과는 <표 2.6>에 나타낸 바와 같으며,미분으로부터 추측하면 미립분에는 잔골재 성분이 약 50% 포함되어 있다.

<

<<표표표 222...666>>> 미미미분분분(((微微微粉粉粉)))의의의 화화화학학학적적적 분분분석석석결결결과과과 화 학 적 성 분(%)

Insol¹⁾ SiO2 Al2O3 Fe2O3 Cao Na2O3

49～69 44～53 9～11 1～4 17～23 2～3

1993년에서 1996년 사이에 재생골재의 불순물 함유량에 관한 많은 연구가 수행 되었으며,또한 천연골재와 재생골재에 부착되어 있는 다양한 오염물질이 콘크리트 의 강도에 영향을 미치는 연구결과를 발표하였다.<표 2.7>은 콘크리트의 강도를 15% 감소시키는 오염물질의 양을 용적비로 나타낸 것이다.

타일이나 유리조각 불순물은 재생골재 콘크리트 압축강도에 매우 미세한 영향을 미치지만 석고는 영향이 비교적 크며,용적으로 약 3% 혼입되어 있을 경우 콘크리 트의 강도의 15% 정도 감소시키게 되는데 이는 석고가 물에 닿으면 연화되기 때

1)Insol:불용성 물질

문이다.점토,페인트,아스팔트,목재 또한 콘크리트의 강도를 감소시키게 된다.일 본에서 규정하고 있는 재생골재에 포함되는 유해물의 한도는 <표 2.8>와 같다.

<

<

<표표표 222...777>>> 보보보통통통 콘콘콘크크크리리리트트트에에에 비비비해해해 111555%%%의의의 압압압축축축강강강도도도를를를 감감감소소소시시시킨킨킨 혼혼혼합합합물물물의의의 체체체적적적율율율

혼합물 회반죽 흙 나무 석고 아스탈트 페인트

골재에 대한

부피비(%) 7 5 4 3 2 0.2

<

<<표표표 222...888>>> 유유유해해해 혼혼혼합합합물물물의의의 최최최대대대량량량 골재의 형태 회반죽,진흙와 기타 혼합물의

밀도가 1,950kg/㎥ 미만인것.

아스팔트,플라스틱,페인트,등 밀도가 1,200kg/㎥ 미만인것.

재생굵은골재 10kg/㎥ 2kg/㎥

재생잔골재 10kg/㎥ 2kg/㎥

2 2

2. . . 2 2 2. . . 2 2 2재 재 재생 생 생골 골 골재 재 재의 의 의 공 공 공학 학 학적 적 적 특 특 특성 성 성

보통골재와 비교하여 재생골재의 물리적 특성이 가장 큰 차이점은 높은 흡수성 이다.흡수율이 높은 골재를 사용할 경우 나타나는 가장 큰 문제점으로는 동결융해 (凍結融解)에 대한 내구성(耐久性)의 저하이다.

골재가 표면거존 포화상태일 때에 포함하고 있는 수량을 절대 건조 중량으로 나 눈 값의 백분율로 표시한 것으로 부순 굵은골재는 KS F 2527("콘크리트용 부순 골 재)에서 3%이하로 규정하고 있다.일�