규조토 미분말을 혼합한 재생골재 콘크리트의 실용화 연구

Abstract

The recycled aggregate has been replaced for natural aggregate, by deriving from debris in the procedure of demolition of concrete structures, then to compensate for the shortage of natural aggregate, to conserve the natural ecosystem and to enhance the feasibility of resources. To enhance the quality of concrete containing recycled aggregate, on which dust mortar lower the concrete properties, pulverised fuel ash (FA) and ground granulated blast furnace slag (GGBF) have been used. The use of diatomite for a replacement for pozzolanic materials has been investigated, but not to apply for concrete material due to its high price. A lot of diatomite mines have been currently closing due to low quality of domestic one and its huge amount has been imported. In this study, the diatomite wasted was calcined using the waste heat treatment originated from power plant in the vicinity in order to activate the diatomite, which was then ground to be used for a cement replacement material. The diatomite treated as above was used as binder in concrete containing recycled aggregate to enhance the quality of concrete and to maximize the reuse of the resource. From a literature review, the characteristics, durability, utilization and defects of recycled concrete, characteristic of diatomite and the recent study using diatomite as a admixture were thoroughly surveyed. Based on the data on fundamental properties of recycled concrete containing 15 and 20% FA at 5% diatomite or 5% GGBF respectively were used to achieve the best concrete mix design. The resistance of recycled concrete containing diatomite against chemical attack was examined by measuring the change in the strength, weight of concrete and byproducts after chemical reaction. As a result it was found that diatomite densified the pore structure of cement matrix and lowered the generation of ettringite, thereby increasing the resistance to chemical reaction. The resistance to a freeze thaw cyclic loading was also examined by measuring reduction of the strength, weight loss and the relative dynamic elastic modulus. The diatomite binder produced a denser pore structure, leading to lower the relative dynamic elasticity modulus and the weight by about 12.5 and 9%. As a result of drying shrinkage and creep of recycled concrete containing diatomite, diatomite significantly reduced creep by an increase in the strength, but no change in the drying shrinkage was observed, compared to control. The analysis of VE and LCC showed that recycled concrete containing diatomite or GGBF benefits from the lower price by about 5-10%, and from the greater value by about 86% per 1m3 of concrete, compared to control. Consequently, it can be said that the diatomite reused as an admixture in concrete increased the feasibility of resources preserved the ecosystem, and enhanced the concrete mix containing diatomite with regard to the fundamental and durable properties of concrete. Moreover, its use in in-situ benefits in the economic value, compared to recycled concrete itself.; 콘크리트 구조물의 해체로 인한 폐콘크리트에서 발생하는 재생골재를 양질의 천연골재 고갈 해소, 자연생태계의 보존 및 자원 유효이용의 차원에서 재활용하게 되었다. 그러나 재생골재 콘크리트의 품질이 낮은 문제점을 개선하기 위하여 플라이애시나 고로슬래그 미분말과 같은 포졸란 재료를 사용하여 왔다. 한편 규조토를 콘크리트용 포졸란의 대체재료로 사용하기 위한 연구가 국내외에서 시도되었으나 경제적인 이유로 실용화되지 못하였다. 최근 규조토의 대량수입과 국산 규조토의 급격한 품질저하로 대부분의 규조토 광산이 폐광되었다. 본 논문에서는 폐광산에서 채취한 규조토를 열처리한 후 미분쇄하여 혼화재로 사용하여 재생골재와 혼합한 콘크리트의 제물성을 실험적으로 규명하고 그 사용성을 검토하였다. 재생골재 콘크리트의 특성, 내구성, 사용현황 및 문제점 등과 규조토 미분말 혼합 콘크리트의 특성을 파악하고 기초물성을 구하였다. 사용된 콘크리트의 적정 배합비는 재생골재에 플라이애시 15%, 25%에 규조토 미분말과 고로슬래그 미분말을 각각 5% 혼합하여 선정하였다. 규조토 미분말 혼합 재생골재 콘크리크의 내화학성을 파악하기 위하여 강도, 중량변화 및 반응생성물을 측정하여 기준콘크리트와 비교 검토하였다. 규조토 미분말이 시멘트 입자 사이의 내부 공극을 밀실하게 채워줄 뿐만 아니라 에트린가이트와 같은 반응생성물을 줄여줌으로써 화학약품에 대한 저항성을 향상시키는데 기여하였다. 규조토 미분말 혼합 재생골재 콘크리트의 동결융해 저항성을 강도저하, 중량변화 및 상대동탄성계수로 평가하였다. 규조토 미분말이 콘크리크 내부의 미세공극을 밀실하게 채워줌으로써 상대동탄성계수와 중량을 각각 12.5% 및 9%정도로 감소시키는 효과를 확인하였다. 규조토 미분말 혼합 재생골재 콘크리트의 건조수축 및 크리프를 변형률로 측정하였다. 규조토 미분말을 혼합할 경우 콘크리트의 강성을 증가시켜 크리프 변형률이 기준콘크리트에 비하여 현저하에 감소하였으며 건조수축에 의한 변형에는 차이가 없음을 알 수 있었다. VE 및 LCC로써 규조토와 고로슬래그 미분말을 각각 혼합한 재생골재 콘크리트의 1m3당 비용과 가치특성을 비교 분석한 결과, 비용은 기준콘크리트 보다 5~10% 감소되며, 가치특성은 86% 향상됨을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 보면, 폐자원인 규조토 미분말을 재생골재 콘크리트의 혼화재로 활용함으로써 환경보존, 자원의 유효이용, 콘크리트의 제 물성 및 내구성 향상에 일조를 할 뿐만 아니라 현장 적용 시 경제성 면에서 재생골재 콘크리트보다 유리한 좋은 결과를 얻었으며 폐자원 재활용에도 도움이 될 것으로 사료된다.