KR102311713B1 - 순환 잔골재 배제형 27Mpa급 순환골재 콘크리트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 순환골재를 이용한 콘크리트 조성물에 대한 것으로서, 구체적으로는 순환골재를 포함하며 건축물의 골조 공사에 사용되는 콘크리트 조성물로서, 목표로 하는 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 정도에 따라 순환 굵은 골재량을 조절하게 되는 구성을 가지는 "순환잔골재 배제형 순환골재 콘크리트 조성물"에 관한 것이다.

Description

순환 잔골재 배제형 27Mpa급 순환골재 콘크리트 조성물{Concrete Composition having Recycled Aggregates without Recycled Fine Aggregates}

본 발명은 순환골재로서 생산된 굵은 골재를 포함하며 건축물의 골조 공사에 사용되는 콘크리트 조성물로서, 구체적으로는 순환골재 중에서 잔골재 즉, "순환 잔골재"의 사용을 배제하거나 억제함과 동시에 팽창성 혼화제를 사용하여, 목표로 하는 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 정도에 따른 건축물 용적률 기준 완화 적용 범위에 맞추어서 순환골재로 생산된 굵은 골재의 함유량을 조절하는 구성을 가지고 있어서, 재활용 건축자재의 활용기준에 적용하기에 적합한 "순환 잔골재 배제형 27Mpa급 순환골재 콘크리트 조성물"에 관한 것이다.

건설폐기물에서부터 생산된 순환골재를 사용하는 콘크리트 조성물이 대한민국 등록특허 제10-1951431호 등에 의해 알려져 있다. 순환골재는 "순환 잔골재"와 "순환 굵은 골재"로 구분될 수 있다. 순환골재를 사용하는 콘크리트("순환골재 콘크리트")는 건축물의 골조 공사에도 사용될 수 있는데, 순환골재 콘크리트를 위한 조성물에서의 순환골재 사용량은 재활용 건축자재의 활용기준에 큰 영향을 준다. 국토교통부의 <재활용 건축자재의 활용기준> 고시에서는 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 15 내지 25%에 따라 건축물 용적률 기준 완화 적용 범위를 정하고 있다. 편의상 이러한 건축물 용적률 기준 완화 적용 범위를 "적용 범위 비율"이라고 한다. 연면적 500제곱미터 이상의 건축물에서 기둥, 기초, 바닥, 벽, 보, 계단, 지붕 등의 골조를 구축하는 공사에 순환골재 콘크리트를 사용할 수 있는데, 이 경우 순환골재 사용량("순환골재량")에 따라 적용 범위 비율을 5 내지 15% 범위 내에서 정할 수 있다. 국토교통부의 상기한 <재활용 건축자재의 활용기준> 고시에 따르면, 부피비로서 순환골재량이 15% 이상일 경우에는 적용 범위 비율을 5%로 할 수 있고, 순환골재량이 20% 이상일 경우에는 적용 범위 비율을 10%로 할 수 있으며, 순환골재량이 25% 이상일 경우에는 적용 범위 비율을 15%로 할 수 있는 것이다.

이와 같이 콘크리트용 골재로서 순환골재를 사용할 경우, 콘크리트 조성물에 포함되는 순환골재량에 따라 건축관련 법규에서 규정하고 있는 재활용 건축자재 사용량의 용적비율이 달라지고 용적률을 완화시킬 수 있는 적용 범위 비율이 변화되는 바, 건축물 시공에서의 경제성 향상을 위해서는 적용 범위 비율을 최대로 적용시킬 수 있는 최적의 순환골재량을 제시하는 것이 매우 중요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1951431호(2019. 02. 22. 공고).

본 발명은 위와 같은 목적하게 개발된 것으로서, 구체적으로는 순환골재를 포함하는 순환골재 콘크리트 조성물을 만들되, 순환골재 중에서 순환 잔골재의 사용을 배제하여, 순환 잔골재 대신에 천연 잔골재를 이용하고, 순환골재로서 순환 굵은 골재를 이용하며, 적용 범위 비율을 최대로 적용시킬 수 있는 최적의 순환골재량을 가지는 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 별로 최적의 순환골재량으로 순환골재를 포함하되, 콘크리트의 물성을 극대화시킬 수 있도록 최적의 팽창성 혼화제 사용량을 가지는 순환골재 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 물, 천연 잔골재, 천연 굵은 골재, 순환 굵은 골재, 바인더 및 팽창성 혼화제를 포함하는 조성을 가지며; 순환 굵은 골재량은 260 내지 460kg/㎥이고; 천연 굵은 골재량은 411 내지 613 kg/㎥이며; 순환 굵은 골재와 천연 굵은 골재의 혼합비는 3:7 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 순환골재 콘크리트 조성물이 제공된다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에 있어서, 설계강도는 27MPa이고; 순환골재의 함유량은 목표로 하는 적용 범위 비율에 따라 달라지는데; 목표로 하는 적용 범위 비율이 5%일 경우에는 순환 굵은 골재량은 260 내지 280kg/㎥이고 천연 굵은 골재량은 593 내지 613kg/㎥이며; 목표로 하는 적용 범위 비율이 10%일 경우에는 순환 굵은 골재량은 350 내지 370kg/㎥이고 천연 굵은 골재량은 502 내지 522kg/㎥이고; 목표로 하는 적용 범위 비율이 15%일 경우에는 순환 굵은 골재량은 440 내지 460kg/㎥이고 천연 굵은 골재량은 411 내지 431kg/㎥로 될 수 있다.

또한 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에 있어서, 바인더는 350 내지 380kg/㎥으로 포함될 수 있고, 더 나아가 콘크리트의 설계강도는 27MPa이고; 바인더는 시멘트이거나 또는, 고로슬래그 미분말과 플라이애시가 모두 또는 선택적으로 시멘트에 혼합된 것이며; 고로슬래그 미분말과 플라이애시의 총 사용량은 총 분체량 100중량부에 대해 10 내지 20중량부로 사용될 수도 있다.

또한 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에 있어서, 팽창성 혼화제는 2.0 내지 3.0kg/㎥으로 함유될 수 있고, AE제가 0.06 내지 0.18g/㎥으로 더 함유될 수도 있으며, 물의 함유량은 157 내지 167kg/㎥로 될 수 있다.

본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물에는, 최적의 순환골재량으로 순환골재가 포함되어 있는 바, 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물을 이용하여 건축물을 구축하는 경우, 적용 범위 비율을 최대로 할 수 있게 되고, 그에 따라 건축물 시공 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물은, 최적의 사용량으로 팽창성 혼화제를 포함하고 있는 바, 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 별로 최적의 순환골재량으로 순환골재를 포함하면서도 순환골재의 사용에 따른 단점을 최소화시켜서 콘크리트의 물성을 극대화시킬 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 예시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물은, 적용 범위 비율을 최대로 할 수 있는 최적의 순환골재량으로 순환골재를 포함하고 있는 것으로서, 구체적으로는 물, 천연 잔골재, 천연 굵은 골재, 순환골재로 이루어진 굵은 골재, 바인더, 및 팽창성 혼화제를 포함하는 조성을 가지고 있다. 청구범위를 포함한 본 명세서 전체에서는 편의상 순환골재로 이루어진 굵은 골재는 "순환 굵은 골재"라고 기재한다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에는 순환 굵은 골재와 천연 굵은 골재가 함께 사용되는데, 순환 굵은 골재와 천연 굵은 골재의 혼합비율(단위용적당 질량비)은 3:7 내지 5:5로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서 순환 굵은 골재는 260 내지 460kg/㎥으로 포함되며, 천연 굵은 골재는 411 내지 613kg/㎥으로 포함된다.

특히 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서는 목표로 하는 적용 범위 비율 및 콘크리트 설계강도에 따라 순환 굵은 골재의 함유량("순환 굵은 골재량")과 천연 굵은 골재의 함유량("천연 굵은 골재량")이 달라질 수 있다. 앞서 살펴본 것처럼 국토교통부의 <재활용 건축자재의 활용기준> 고시에서는 재활용 건축자재 사용량의 용적비율에 따라 기준 완화 적용 범위를 정하고 있는데, 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서는 이러한 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 즉, 적용 범위 비율에 맞추어서 순환 굵은 골재량이 달라지는 것이다.

구체적으로 설계강도가 27MPa이고 목표로 하는 적용 범위 비율이 5%일 경우에는, 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물에서의 순환 굵은 골재량은 260 내지 280kg/㎥이고, 천연 굵은 골재량은 593 내지 613kg/㎥이 된다. 설계강도가 27MPa이고 목표로 하는 적용 범위 비율이 10%일 경우에는 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서 순환 굵은 골재량은 350 내지 370kg/㎥이고 천연 굵은 골재량은 502 내지 522kg/㎥이 된다. 또한 설계강도가 27MPa이고 목표로 하는 적용 범위 비율이 15%일 경우에는 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서의 순환 굵은 골재량은 440 내지 460kg/㎥이고, 천연 굵은 골재량은 411 내지 431kg/㎥이 된다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에 사용되는 순환 굵은 골재는 최대 치수 20mm이고 2.50 내지 2.59의 범위 내의 밀도를 가지며 2.46 내지 2.70의 흡수율을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서, 바인더는 분체로서 350 내지 380kg/㎥으로 포함되는데, 바인더로는 시멘트만을 사용할 수도 있지만 필요에 따라서는 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 모두 또는 선택적으로 시멘트와 함께 바인더로서 사용할 수도 있다. 이 때, 고로슬래그 미분말과 플라이애시의 총 사용량은, 총 분체량 즉, 총 바인더의 함유량을 100중량부라고 할 때 10 내지 20중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 이와 같은 조성을 가질 경우에는 순환골재 콘크리트에 대해 27MPa 이상의 강도 품질을 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물에서, 팽창성 혼화제는 순환골재의 사용으로 인하여 야기되는 콘크리트의 길이변화 및 건조수축을 완화시키기 위하여 사용되는 것이다. 순환골재 콘크리트의 경우, 길이변화와 건조수축으로 인하여 균열 발생이 증가될 수 있고 이로 인하여 내구성에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물에는 팽창성 혼화제가 2.0 내지 3.0kg/㎥으로 포함된다. 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물에는 팽창성 혼화제가 상기한 함유량으로 포함되어 사용되므로, 콘크리트의 길이변화 및 건조수축을 완화 내지 저감시키게 됨은 물론이고, 유동성이 크게 개선되고 압축강도가 향상되어 사용성 및 성능이 증진되는 효과가 발휘된다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에는 AE제가 더 포함될 수 있는데, AE제는 0.06 내지 0.18kg/㎥으로 포함될 수 있다.

본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물에서, 물은 157 내지 167kg/㎥으로 포함되며, 잔골재로는 순환 잔골재가 아닌 천연 잔골재가 사용되는데, 천연 잔골재는 900 내지 920kg/㎥로 포함된다.

위와 같은 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물의 배합구성을 정리하면 아래의 표 1과 같다.

본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물의 성능을 확인하기 위하여, 아래와 같은 내용으로 실시예 및 비교예를 준비하여 굳지 않은 콘크리트 상태의 슬럼프와 공기량을 각각 측정하였으며, 실시예1~3 및 비교예1에 대한 각각의 공시체를 준비하여 압축강도를 각각 측정하였다. 아래의 실시예1~3 및 비교예1에는 공통적으로 AE제가 0.126kg/㎥ 함유된다.

(비교예1)

재령 28일 기준 설계강도 27Mpa을 가지도록 물 167kg/㎥, 천연 잔골재 918.3kg/㎥, 천연 굵은 골재 875.6kg/㎥, 분체로서 바인더 360kg/㎥, 및 팽창성 혼화제 2.52kg/㎥를 포함하는 조성을 가지며, 순환 굵은 골재는 전혀 사용하지 않도록 제조된 콘크리트 조성물.

(실시예1)

<적용 범위 비율 15% 이상>을 기준으로 하여, 물 167kg/㎥, 천연 잔골재 918.3kg/㎥, 천연 굵은 골재 604.2kg/㎥, 순환 굵은 골재 271.3kg/㎥, 분체로서 바인더 360kg/㎥, 및 팽창성 혼화제 2.52kg/㎥를 포함하는 조성을 가지는 재령 28일 기준 설계강도 27Mpa의 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물.

(실시예2)

<적용 범위 비율 20% 이상>을 기준으로 하여, 물 167kg/㎥, 천연 잔골재 918.3kg/㎥, 천연 굵은 골재 516.6kg/㎥, 순환 굵은 골재 359.0kg/㎥, 분체로서 바인더 360kg/㎥, 및 팽창성 혼화제 2.52kg/㎥를 포함하는 조성을 가지는 재령 28일 기준 설계강도 27Mpa의 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물.

(실시예3)

<적용 범위 비율 25% 이상>을 기준으로 하여, 물 167kg/㎥, 천연 잔골재 918.3kg/㎥, 천연 굵은 골재 429.0kg/㎥, 순환 굵은 골재 446.6kg/㎥, 분체로서 바인더 360kg/㎥, 및 팽창성 혼화제 2.52kg/㎥를 포함하는 조성을 가지는 재령 28일 기준 설계강도 27Mpa의 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물.

(시험방법)

위 비교예1 및 실시예1~3에 대해 공통적으로 KSC 기준에 따라 굳지 않은 콘크리트 상태의 슬럼프와 공기량을 측정하였으며, KSC 기준에 따라 공시체를 제작하여 재령3일, 재령7일, 재령 28일 및 재령 91일 강도를 측정하였다.

위 비교예1 및 실시예1~3의 조성범위는 표 2에 정리되어 있다.

위 비교예1 및 실시예1~3에 대한 슬럼프 및 공기량 측정결과는 표 3에 정리되어 있으며, 압축강도 시험결과는 표 4에 정리되어 있다.

위 표 3에서 "기준*"은 국가건설기준표준시방서 KSC 14 20 10 일반콘크리트 기준에 대한 수치이다.

비교예1 및 실시예1~3에서 확인되는 바와 같이, 건축관련 법규에서 규정하고 있는 적용 범위 비율에 맞추어서 순환 굵은 골재량을 조절한 조성을 가지는 본 발명에 따른 순환골재 콘크리트 조성물은, 천연 골재만을 사용한 경우와 슬럼프 및 공기량(작업성 관련 물성), 그리고 압축강도(콘크리트 성능)에서 동등하거나 오히려 우수한 성능을 발휘하고 있다. 즉, 본 발명에 따르면 재활용 건축자재 사용량의 용적비율 별로 최적의 순환 굵은 골재량을 가지는 순환골재 콘크리트 조성물을 만들 수 있는 것이며, 그에 따라 건축물 시공에서의 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물을 이용하게 되면, 순환골재의 재활용이 더욱 활발하게 되는 바, 부족한 천연자원인 천연골재를 사용한 보통의 콘크리트의 사용량을 감소시켜서, 천연자원 채취를 위한 환경파괴 및 환경부하를 저감시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 순환골재 콘크리트 조성물은 한국산업규격 기준을 만족시키는 우수한 품질을 가지는 바, 건축물뿐만 아니라, 각종 토목구조물에도 사용할 수 있어서, 그 활용도가 극대화되는 장점이 있으며, 따라서 순환골재의 활용 역시 증대하게 되고, 레미콘 업계에서 생산되는 순환골재 콘크리트 조성물에 대하여 우수한 품질을 확보하고 보장할 수 있게 된다.

무엇보다도 본 발명에서는, 목표로 하는 적용 범위 비율 및 콘크리트 설계강도에 맞추어서 최적화된 순환 굵은 골재량을 가지는 순환골재 콘크리트 조성물이 제공되는 바, 목적에 따라 적용 범위 비율을 최대로 할 수 있게 되고, 그에 따라 건축물 시공의 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

Claims (7)

1. 물 167kg/㎥;
   천연 잔골재 918.3kg/㎥;
   천연 굵은 골재 516.6kg/㎥;
   순환 굵은 골재 359.0kg/㎥;
   분체로서 바인더 360kg/㎥; 및
   팽창성 혼화제 2.52kg/㎥; 및
   AE제 0.126kg/㎥를 포함하는 조성을 가지고 있고;
   바인더는 시멘트 270kg/㎥, 고로슬래그 미분말 54kg/㎥ 및 플라이애시 36kg/㎥으로 이루어지고;
   순환 잔골재는 포함하지 않으며;
   순환 굵은 골재는 최대 치수 20mm, 밀도 2.50 및 흡수율 2.70을 가지는 것이고;
   재령 28일 기준 설계강도 27MPa인 것을 특징으로 하는 순환골재 콘크리트 조성물.
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