KR102412868B1 - 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법 - Google Patents

경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법 Download PDF

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Abstract

폐 콘크리트의 재활용을 통해 얻어진 순환골재를 사용하면서도 콘크리트의 거동과 품질을 개선시킬 수 있으며, 순환 굵은골재에 부착된 모르타르 잔골재가 콘크리트 경화 중이나 경화된 후 잔골재로 거동을 하는 비율과 순환 잔골재에 부착된 폐 시멘트 페이스트가 일부 결합재인 시멘트로 거동을 하게 되는 비율까지 적용하여 재활용 콘크리트를 생산할 수 있는 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법이 개시된다. 상기 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 타설과 양생 중인 콘크리트의 과도한 건조수축이 발생되지 않도록 하여 균열 발생을 방지하고, 경화가 완료된 콘크리트의 경우에는 강도가 저하되거나 동결융해 저항성과 같은 내구성이 저하되는 등의 문제점을 원천적으로 방지할 수 있으므로 콘크리트의 거동과 품질을 대폭 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법{MIXING METHOD OF RECYCLED CONCRETE COMPOSITION CONSIDERING HARDENING STATE}
본 발명은 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 콘크리트를 파쇄 및 분쇄하여 얻어지는 순환골재를 신재골재와 혼합하여 재활용 콘크리트를 조성할 수 있는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 관한 것이다.
일반적으로 재활용 시멘트 콘크리트(이하 ‘재활용 콘크리트’라 함)는 폐 시멘트 콘크리트(이하 ‘폐 콘크리트’라 함)를 재활용하는 콘크리트로써 폐 콘크리트를 파쇄, 분쇄하여 얻는 순환골재를 신재골재와 혼합하여 골재로 사용하고, 일반 콘크리트와 같이 시멘트, 혼화제, 물로 조성된 콘크리트를 일컫는다.
대한민국 “순환골재 품질기준(국토교통부)”에서는 폐 콘크리트를 파쇄, 분쇄하여 5mm 체에 잔류한 것을 순환 굵은골재, 통과한 것을 순환 잔골재로 규정하고 있다.
폐 콘크리트를 파쇄, 분쇄하여 생산하는 순환 굵은골재에는 시멘트 모르타르가 부착되어 있으며, 순환 잔골재에는 시멘트 페이스트가 부착되어 있다. 즉, 모르타르와 페이스트가 부착된 골재를 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 규정하여 이의 혼합비율을 정하고 있다.
이 기준에서 순환골재는 천연골재와 혼합하여 사용하도록 하고 있으며, 혼합비율(치환율)은 굵은골재만 사용할 경우 굵은골재 용적의 60% 이하, 잔골재에만 사용할 경우 잔골재 용적의 30% 이하로 치환하여 사용하고, 굵은골재와 잔골재를 동시에 사용하고자 할 경우에는 사용된 총 골재 용적의 30% 이내에서 사용할 것을 권장하고 있다.
이와 같이 조성된 재활용 콘크리트 조성물의 구성을 천연골재를 사용한 콘크리트와 비교하면, 재활용 콘크리트는 신재 굵은골재, 순환 굵은골재, 신재 잔골재, 순환 잔골재, 시멘트, 물, 혼화제가 혼합되어 구성되고, 천연골재를 사용한 신재 콘크리트는 굵은골재, 잔골재, 시멘트, 물, 혼화제가 혼합되어 구성될 수 있다.
상기와 같은 종래의 재활용 콘크리트 조성물은 혼합 시는 순환 굵은골재와 순환 잔골재가 각각 굵은골재와 잔골재 형태로 거동을 하나 경화 중과 경화된 최종 콘크리트에서는 부착된 모르타르가 잔골재로 거동을 하고 시멘트 페이스트는 일부 결합재인 시멘트로 거동을 하게 되므로 원하는 품질의 콘크리트를 생산할 수 없고 배합이 불합리한 문제점이 있다.
즉, 종래의 재활용 콘크리트 조성물은 순환 잔골재 성분의 모르타르들이 포함된 순환 굵은골재를 혼합하므로 최종 타설된 콘크리트에는 잔골재 성분이 과다하게 혼합되는 문제점이 있고, 순환 잔골재에는 폐 시멘트 페이스트가 포함되어 시멘트 성분이 과다하게 조성되는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 일반적인 재활용 콘크리트 조성물의 경우에는 타설된 콘크리트 속에서 순환 굵은골재에 포함된 모르타르 잔골재 성분이 잔골재 역할을 하게 되어 타설과 양생 중에는 건조수축 발생량이 증가하여 균열이 발생하고 경화가 완료되었을 경우에는 강도가 저하되고 동결융해 저항성과 같은 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 순환 잔골재에 포함된 시멘트 페이스트는 강도 증진 효과가 있어 다량의 시멘트 량을 감소시킬 수 있으나 이를 고려하지 못하여 경제성이 저하되고 균열발생이 증가된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1649262호(2016.08.11.) 대한민국 등록특허공보 제10-2190797호(2020.12.08.) 대한민국 등록특허공보 제10-2311713호(2021.10.05.)
본 발명의 목적은 폐 콘크리트의 재활용을 통해 얻어진 순환골재를 사용하면서도 콘크리트의 거동과 품질을 개선시킬 수 있는 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 순환 굵은 골재와 순환 잔골재에 부착된 모르타르 잔골재와 시멘트 페이스트 조성물을 분리하여 콘크리트 조성물의 배합비율을 결정하는 재활용 콘크리트 조성물 배합방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 순환 굵은골재에 부착된 모르타르 잔골재가 콘크리트 경화 중이나 경화된 후 잔골재로 거동을 하는 비율과 순환 잔골재에 부착된 폐 시멘트 페이스트가 일부 결합재인 시멘트로 거동을 하게 되는 비율까지 적용하여 재활용 콘크리트를 생산할 수 있는 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경화 상태를 고려한 순환 골재의 순치환율에 의해서 콘크리트 조성물을 배합함으로써 순환 굵은골재 및 순환 잔골재의 활용률을 높이기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은, 콘크리트 배합에 필요한 물, 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제의 단위 배합 중량을 결정하고 절대건조밀도에 의해 용적을 결정하는 단위 재료량 결정단계(S110); 상기 굵은골재와 잔골재를 치환하여 배합할 순환 굵은골재 치환율(C1)과 순환 잔골재의 치환율(C2)를 결정하는 순환골재 치환율 결정단계(S120); 상기 순환 굵은골재 치환율(C1)과 순환 잔골재 치환율(C2)에 따라 순환 굵은골재 중량(A1), 신재 굵은골재 중량(A2), 순환 잔골재 중량(A3) 및 신재 잔골재 중량(A4)을 산출하는 순환골재 중량 산출단계(S130); 상기 순환 굵은골재 중량(A1)에 따라 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비와 중량을 산출하고, 상기 순환 잔골재 중량(A3)에 따라 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트의 조성비와 중량을 산출하는 순환골재 조성비 산출단계(S140); 상기 원석 굵은골재의 중량과 절대건조밀도, 신재 굵은골재의 중량과 절대건조밀도를 이용하여 굵은골재 순치환율을 산출하고, 상기 원석 잔골재의 중량과 절대건조밀도, 신재 잔골재의 중량과 절대건조밀도를 이용하여 잔골재 순치환율을 산출하는 순환골재 순치환율 산출단계(S150); 및 상기 굵은골재 순치환율 또는 잔골재 순치환율이 기준 치환율 범위 내에 있다고 판단되면, 굵은골재 순치환율과 잔골재 순치환율에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 또는 모르타르 잔골재의 중량을 결정하는 조성물 중량 결정단계(S160)를 포함할 수 있다.
상기 순환골재 중량 산출단계(S130)에서는, 상기 순환 굵은골재 중량(A1)과 신재 굵은골재 중량(A2)은 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 신재 굵은골재 절대건조밀도(D2), 굵은골재의 용적(B1) 및 순환 굵은골재 치환율(C1)을 이용하여 A1 = B1 x C1 x D1 및 A2 = B1 x (100 - C1) x D2의 관계식으로 산출하고, 상기 순환 잔골재 중량(A3)과 신재 잔골재 중량(A4)은 순환 잔골재의 절대건조밀도(D3), 신재 잔골재 절대 건도밀도(D4), 잔골재의 용적(B2) 및 순환 잔골재 치환율(C2)을 이용하여 A3 = B2 x C2 x D3 및 A4 = B2 x (100 - C2) x D4의 관계식으로 산출한다.
상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서는, 상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재의 조성비(1-X)와 모르타르 잔골재의 조성비(X)는 상기 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5) 및 모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)를 이용하여 D1 = (D6 x X) + D5(1 - X)의 관계식으로 산출하고, 상기 순환 잔골재의 원석 잔골재의 조성비(1-Y)와 폐 시멘트 페이스트의 조성비(Y)는 상기 순환 잔골재의 절대건조밀도(D4), 원석 잔골재의 절대건조밀도(D7) 및 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)를 이용하여 D4 = (D8 x Y) + D7(1 - Y)의 관계식으로 산출한다.
이 때, 상기 모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)는 순환 굵은골재 시료로부터 부착되어 있는 모르타르를 망치로 분리하여 채취한 부착 모르타르를 5mm 체로 걸러 통과한 모르타르 잔골재 시료를 이용하여 절대건조밀도를 측정하여 구하고, 상기 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5)는 순환 굵은골재 시료로부터 망치로 중앙부를 파쇄하여 순환 굵은골재의 내부에서 원석을 채취하여 5mm 체로 걸러 잔류한 원석 굵은골재 시료의 절대건조밀도를 측정하여 구할 수 있으며, 상기 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)는 순환 잔골재 시료로부터 부착 페이스트를 망치로 분리한 다음 0.08mm 체로 걸러 통과한 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도를 측정하여 구하고, 원석 잔골재 절대건조밀도(D7)는 0.08mm 체에 잔류한 것을 물로 씻고 건조함을 3회 반복하여 얻은 잔골재 원석에 대한 절대건조밀도를 측정하여 구할 수 있다.
또한 상기 순환골재 순치환율 산출단계(S150)에서는, 상기 원석 굵은골재의 중량(E1)과 절대건조밀도(D5), 신재 굵은골재 중량(F1)과 절대건조밀도(D2)를 이용하여 굵은골재 순치환율(Z1)을 Z1 = (E1/D5)/((F1/D2) + (E1/D5))의 관계식으로 산출하고, 상기 원석 잔골재의 중량(E2)과 절대건조밀도(D7), 신재 잔골재 중량(F2)과 절대건조밀도(D4)를 이용하여 잔골재 순치환율(Z2)을 Z2 = (E2/D7)/((F2/D4) + (E2/D7))의 관계식으로 산출할 수 있다.
그리고, 상기 조성물 중량 결정단계 이후에, 상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트를 혼합하여 잔골재만을 순환 잔골재로 치환하여 콘크리트를 배합하거나, 상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재만을 혼합하여 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환하여 콘크리트를 배합하거나, 또는 상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재를 혼합하여 잔골재와 굵은골재를 순환 잔골재와 순환 굵은골재로 모두 치환하여 콘크리트를 배합하는 콘크리트 배합단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 콘크리트 조성물의 혼합 시에는 각각 굵은골재와 잔골재 형태로 거동을 하나, 경화 중이나 경화된 최종 콘크리트에서는 각각 잔골재와 일부 결합재인 시멘트로 거동을 하게 되는 순환 굵은골재에 부착된 모르타르 잔골재와 순환 잔골재에 부착된 폐 시멘트 페이스트의 비율까지 산출한 후 이를 적용하여 굵은골재와 잔골재를 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환하여 재활용 콘크리트 조성물을 배합할 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 의해 배합되어 타설된 콘크리트는 굵은골재와 잔골재의 일정 비율을 폐 콘크리트를 파쇄 및 분쇄하여 얻어지는 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환한다 하더라도 최종 타설된 콘크리트에 순환 굵은골재에 부착되어 있는 모르타르 잔골재에 의한 잔골재 성분이 과다하게 조성되는 현상이나, 순환 잔골재에 부착되어 있는 폐 시멘트 페이스트에 의한 시멘트 성분이 과다하게 조성되는 결과를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 타설과 양생 중인 콘크리트의 과도한 건조수축이 발생되지 않도록 하여 균열 발생을 방지하고, 경화가 완료된 콘크리트의 경우에는 강도가 저하되거나 동결융해 저항성과 같은 내구성이 저하되는 등의 문제점을 원천적으로 방지할 수 있으므로 콘크리트의 거동과 품질을 대폭 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 치환율을 좀더 높이더라도 실제 순치환율은 권고 기준의 범위가 될 수 있기 때문에, 순환 굵은골재 및 순환 잔골재의 활용율을 높일 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2는 잔골재를 순환 잔골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면
도 3은 굵은골재를 순환 굵은골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면
도 4는 굵은골재와 잔골재를 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 2는 잔골재를 순환 잔골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면이고, 도 3은 굵은골재를 순환 굵은골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면이며, 도 4는 굵은골재와 잔골재를 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환한 일반적인 골재 조성과 본 발명에 따른 골재 조성을 비교한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 단위 재료량 결정단계(S110), 순환골재 치환율 결정단계(S120), 순환골재 중량 산출단계(S130), 순환골재 조성비 산출단계(S140), 순환골재 순치환율 산출단계(S150) 및 조성물 중량 결정단계(S160)를 포함할 수 있다.
상기 단위 재료량 결정단계(S110)에서는 콘크리트 배합에 필요한 물, 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제의 단위 배합 중량을 결정한다. 또한, 상기 단위 재료량 결정단계(S110)에서는 1㎥ 콘크리트 배합에 필요한 물, 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제의 절대건조밀도로부터 용적을 결정할 수 있다.
상기 순환골재 치환율 결정단계(S120)에서는 상기 굵은골재와 잔골재를 치환하여 배합할 순환 굵은골재와 순환 잔골재의 치환율을 결정할 수 있다.
한편, 순환골재는 천연골재와 혼합하여 사용하도록 하고 있으며, 혼합비율(치환율)은 굵은골재만 사용할 경우 굵은골재 용적의 60% 이하, 잔골재에만 사용할 경우 잔골재 용적의 30% 이하로 치환하여 사용하고, 굵은골재와 잔골재를 동시에 사용하고자 할 경우에는 사용된 총 골재 용적의 30% 이내에서 사용할 것을 권장하고 있는 국토교통부의 “순환골재 품질기준”에 따라, 상기 굵은골재를 치환하여 혼합될 순환 굵은골재 치환율은 30%이하, 잔골재를 치환하여 혼합될 순환 잔골재 치환율은 20% 이하로 결정하는 것이 바람직하다.
상기 순환골재 중량 산출단계(S130)에서는 상기 순환골재 치환율에 따라 순환 굵은골재 중량, 신재 굵은골재 중량, 순환 잔골재 중량 및 신재 잔골재 중량을 산출할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 순환골재 중량 산출단계(S130)에서 상기 순환 굵은골재 중량(A1)과 신재 굵은골재 중량(A2)은 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 신재 굵은골재 절대건조밀도(D2), 굵은골재의 용적(B1) 및 상기 순환골재 치환율 결정단계에서 결정된 순환 굵은골재 치환율(C1)을 이용하여 아래 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00001
Figure 112022056586941-pat00002
한편, 상기 순환골재 중량 산출단계(S130)에서 상기 순환 잔골재 중량(A3)과 신재 잔골재 중량(A4)은 순환 잔골재의 절대 건조밀도(D3), 신재 잔골재 절대건조밀도(D4), 잔골재의 용적(B2) 및 상기 순환골재 치환율 결정단계에서 결정된 순환 잔골재 치환율(C2)을 이용하여 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00003
Figure 112022056586941-pat00004
상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서는 상기 순환 굵은골재 중량에 따라 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비와 중량을 산출하고, 치환 순환 잔골재 중량에 따라 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트의 조성비와 중량을 산출할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 치환 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서 상기 순환 굵은골재의 상기 원석 굵은골재의 조성비(1-X)와 모르타르 잔골재의 조성비(X)는 상기 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5) 및 모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)를 이용하여 아래 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00005
모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)는 순환 굵은골재 시료로부터 부착되어 있는 모르타르를 망치로 분리하여 채취한 부착 모르타르를 5mm 체로 걸러 통과한 모르타르 잔골재 시료를 이용하여 절대건조밀도를 측정하고, 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5)는 순환 굵은골재 시료로부터 망치로 중앙부를 파쇄하여 순환 굵은골재의 내부에서 원석을 채취하여 5mm 체로 걸러 잔류한 원석 굵은골재 시료의 절대건조밀도를 측정하여 구할 수 있다.
한편, 상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서 상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비가 산출되면 상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 중량은 상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비에 따라 순환 굵은골재 중량을 배정하여 산출할 수 있다.
또한, 상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서 상기 순환 잔골재의 원석 잔골재의 조성비(1-Y)와 폐 시멘트 페이스트의 조성비(Y)는 상기 순환 잔골재의 절대건조밀도(D3), 원석 잔골재 절대건조밀도(D7) 및 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)를 이용하여 아래 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00006
폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)는 순환 잔골재 시료로부터 부착 페이스트를 망치로 분리한 다음 0.08mm 체로 걸러 통과한 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도를 측정하고, 원석 잔골재 절대건조밀도(D7)는 0.08mm 체에 잔류한 것을 물로 씻고 건조함을 3회 반복하여 얻은 잔골재 원석에 대한 절대건조밀도를 측정하여 구할 수 있다.
한편, 상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서 상기 순환 잔골재의 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트의 조성비가 산출되면 상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 중량은 상기 순환 잔골재의 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트의 조성비에 따라 순환 잔골재 중량을 배정하여 산출할 수 있다.
상기 순환골재 순치환율 산출단계(S150)에서는 상기 원석 굵은골재 중량(E1)과 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5), 신재 굵은골재 중량(F1)과 절대건조밀도(D2)를 이용하여 굵은골재 순치환율(Z1)을 아래 수학식 5에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00007
상기 순환골재 순치환율 산출단계(S150)에서는 상기 원석 잔골재 중량(E2)과 원석 잔골재 절대건조밀도(D7), 신재 잔골재 중량(F2)과 절대건조밀도(D4)를 이용하여 잔골재 순치환율(Z2)을 아래 수학식 6에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112022056586941-pat00008
상기 조성물 중량 결정단계(S160)에서는, 상기 순환골재 순치환율 산출단계(S150)에서 산출된 굵은골재 순치환율(Z1)과 잔골재 순치환율(Z2)이 기준 치환율 범위 내에 있다고 판단되면, 조성물 중량 결정단계에서는 굵은골재 순치환율과 잔골재 순치환율에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재의 중량을 결정하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 콘크리트 배합단계(S170)를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 콘크리트 배합단계(S170)에서는 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트를 혼합하여 잔골재만을 순환 잔골재로 치환하여 콘크리트를 배합할 수 있도록 한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 잔골재만을 순환 잔골재로 치환한 일반적인 골재 조성은 신재 굵은골재, 순환 잔골재, 신재 잔골재로 구성되는 반면에, 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 따라 잔골재만을 순환 잔골재로 치환하여 콘크리트를 배합하게 되면 본 발명에 따른 골재 조성은 신재 굵은골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 잔골재로 구성될 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 콘크리트 배합단계(S170)에서는 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재만을 혼합하여 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환하여 콘크리트를 배합할 수도 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환한 일반적인 골재 조성은 신재 굵은골재, 순환 굵은골재, 신재 잔골재로 구성되는 반면에, 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 따라 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환하여 콘크리트를 배합하게 되면 본 발명에 따른 골재 조성은 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재, 신재 잔골재로 구성될 수 있다.
또 다른 예를 들면, 상기 콘크리트 배합단계(S170)에서는 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재를 혼합하여 잔골재와 굵은골재를 순환 잔골재와 순환 굵은골재로 모두 치환하여 콘크리트를 배합할 수도 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 잔골재와 굵은골재를 순환 잔골재와 순환 굵은골재로 치환한 일반적인 골재 조성은 신재 굵은골재, 순환 굵은골재, 신재 잔골재, 순환 잔골재로 구성되는 반면에, 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 따라 잔골재와 굵은골재를 순환 잔골재와 순환 굵은골재로 치환하여 콘크리트를 배합하게 되면 본 발명에 따른 골재 조성은 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재, 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트로 구성될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.
본 실시예는 레미콘 플랜트에서 생산하고 있는 설계기준강도 25Mpa(w/c = 50%) 콘크리트를 대상으로 하며, 신재 골재를 이용한 콘크리트 시방배합방법을 이용하여 신재 굵은골재와 잔골재를 이용한 콘크리트 배합은 표 1과 같다.
<신재 골재 적용 시방배합>
구 분 w/c 물 시멘트 잔골재 굵은골재 혼화제 공기량 계
배합중량(Kg) 0.50 188 376 775 919 3.33 - -
절대건조밀도
(kg/m3)		 1,000 3,140 2,610 2,610 1,000 - -
용적(m3) 0.188 0.120 0.297 0.352 0.003 0.4 1.0
표 1과 같은 배합한 콘크리트의 28일 압축강도 시험결과는 아래 표 2와 같다.
<신재골재 콘크리트 압축강도 시험결과>
구 분 W/C 28일 압축강도(Mpa)
결 과 0.50 27.2
시방배합
종래 기술에 의한 일반적인 시방배합 결정은 표 1의 시방배합에서 치환율을 설정하여 배합을 결정하고 설계기준 강도에 합격하는지를 실험하여 결정한다. 본 실시예에서는 순환골재 치환율을 굵은골재 30%, 잔골재 20%로 설정하여 평가하였다.
한편, 순환 굵은골재와 잔골재 배합량을 결정하기 위해 순환 굵은골재와 순환 잔골재에 대한 절대건조밀도를 측정한 결과 순환 굵은골재의 절대건조밀도는 2,500kg/m3이고, 순환 잔골재 절대건조밀도는 2,350kg/m3 이었다.
상술한 바와 같은 치환율과 순환골재의 절대건조밀도를 이용하여 결정한 종래 기술에 의한 일반적인 재활용 콘크리트의 골재 중량 산정과정은 다음과 같고 이의 결과를 종합한 조성물 시방배합은 아래 표 3과 같다.
(1) 굵은골재만 치환하는 경우
- 치환 순환 굵은골재 중량 = 0.352 x 30% x 2,500 = 264kg
- 치환 신재 굵은골재 중량 = 0.352 x 70% x 2,610 = 643kg
(2) 잔골재만 치환하는 경우
- 치환 순환 잔골재 중량 = 0.297 x 20% x 2,350 = 140kg
- 치환 신재 잔골재 중량 = 0.297 x 80% x 2,610 = 620kg
(3) 잔골재와 굵은골재를 모두 치환하는 경우
- 두 골재의 치환율을 설정하여 상술한 바와 같은 방법으로 정하기도 하고 아래와 같이 임으로 정한 것에 대한 적합성을 검토해도 된다.
적합성을 검토할 경우에는 신재 시방배합 골재 총 용적은 0.297+0.352= 0.649m3 이고, 순환골재 용적은 (0.352 x 30%) + (0.297 x 20%) = 0.106+0.059=0.165m3 로써 0.165/0.649=25.4% 이므로 이의 치환율을 적용해도 가능하다.
<기존 재활용 콘크리트 조성물 시방배합(단위 kg/m3)>
구 분 물 시멘트 잔골재 굵은골재 혼화제
신재 순환 신재 순환
배합중량(Kg) 신재 콘크리트 188 376 775 - 919 - 3.33
재활용 콘크리트 굵은골재 치환 188 376 775 - 643 264 3.33
잔골재 치환 188 376 620 140 919 - 3.33
모두 치환 188 376 620 140 643 264 3.33
압축강도 시험
표 3에 대한 압축강도 시험성과는 표 4와 같으며, 종래의 일반적인 기술을 이용한 재활용 콘크리트는 설계기준 강도 25Mpa을 모두 만족하며, 굵은골재 또는 잔골재를 치환한 경우는 신재 콘크리트와의 강도 차이가 크지 않으나, 굵은골재와 잔골재를 모두 치환한 콘크리트는 강도저하가 나타나는 것으로 평가되었다.
<기존기술 재활용 콘크리트 압축강도 시험결과>
구 분 신재
콘크리트		 기존기술 재활용 콘크리트
굵은골재 치환 잔골재 치환 모두 치환
28일 압축강도(MPa) 27.8 27.0 26.5 25.4
본 실시예에 의한 재활용 콘크리트 조성물의 배합방법
표 3에서의 결정된 재활용 콘크리트의 치환 골재의 종류에 따라 신재골재와 순환골재의 조성비와 중량을 결정하였다. 이들의 조성방법은 순환 굵은골재의 경우는 원석골재와 부착 모르타르 잔골재의 조성비와 중량, 순환 잔골재의 경우는 원석 잔골재와 부착 폐 시멘트 페이스트의 조성비와 중량을 결정한다.
이하, 전체 골재의 절대건조밀도, 각 구성 골재의 절대건조밀도 측정과 이의 결과를 이용한 조성비와 중량 결정 및 최종 조성비 결정과정에 관해 기술한다.
치환율 30%로 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환한 재활용 콘크리트
순환 굵은골재 시료의 절대건조밀도와, 부착 모르타르를 망치로 분리하여 채취한 부착 모르타르를 5mm 체로 걸러 통과한 모르타르 잔골재 시료의 절대건조밀도 및 망치로 중앙부를 파쇄하여 순환 굵은골재의 내부에서 원석을 채취하여 5mm 체로 걸러 잔류한 원석 굵은골재 시료의 절대건조밀도를 각각 측정하였으며, 이 결과를 수학식 3에 대입하게 되면, 2,500= 2,310X + 2,520(1-X)와 같은 식이 성립되며, 이를 계산하게 되면 모르타르 잔골재 조성비(X)는 10%가 되고 원석 굵은골재 조성비는 90%가 되는 것을 알 수 있으며, 이를 표 5에 정리하였다.
<순환 굵은골재에 대한 절대건조밀도 측정결과(단위 kg/m3)>
구 분 시험방법 절대건조밀도(kg/m3) 조성비(질량 %)
원석 굵은골재 모르타르 잔골재
순환 굵은골재 KSF 2503 2,500 90 10
모르타르 잔골재 KSF 2529 2,310
원석 굵은골재 KSF 2503 2,520
표 5와 같은 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재 조성비에 따라 굵은골재를 순환 굵은골재로 치환한 재활용 콘크리트의 잔골재와 굵은골재의 조성구성을 표 6에 정리하였다.
본 실시예에서와 같이 치환율 30%로 굵은골재만 순환 굵은골재로 치환한 재활용 콘크리트의 경우에는 순환 굵은골재의 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비가 9:1이 됨으로써 굵은골재만 순환 굵은골재로 치환한다 하더라도, 모르타르 잔골재에 의한 순환 잔골재 치환율이 3.7%정도가 됨으로써 순환 굵은골재의 순치환율은 27.9%로 감소하게 된다.
<순환 굵은골재 치환 재활용 콘크리트 조성물 구성 비교(단위 kg/m3)>
구 분 잔골재 굵은골재
신재 순환 신재 순환
신재 775 - 919 -
기존기술 775 - 643 264
본 발명 775 264*10%=26 643 264*90%= 238(=264-26)
- 신재 배합량: 775
- 경화 후 잔골재: 801		 - 신재 배합량: 643
- 경화 후 굵은골재량: 881
조성물 기존 잔골재= 신재 잔골재= 775
굵은골재= 신재 굵은골재 + 순환 굵은골재= 643+264= 907
굵은골재 치환률= 30%
본
발명		 잔골재= 신재 잔골재 + 부착 모르타르 잔골재= 775+26=801
굵은골재= 643+238= 881
굵은골재 순치환율= (238/2,520)/((643/2,610)+(238/2,520))= 0.277= 27.7%
잔골재 순치환율= (26/2,310)/((26/2,310)+(775/2,610))0.037= 3.7%
순치환율 30%로 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환한 재활용 콘크리트
실시예 1에서 치환율 30%로 굵은골재만 순환 굵은골재로 치환한 재활용 콘크리트의 경우에는 모르타르 잔골재에 의한 순환 잔골재 치환율이 3.7%정도가 됨으로써 순환 굵은골재의 순치환율은 27.7%로 감소하였으므로, 본 실시예에서는 순환 굵은골재의 순치환율 30%를 기준으로 순환 굵은골재 치환 재활용 콘크리트 조성물을 조성하였으며, 이를 표 7에 정리하였다.
<본 발명 순치환률 30% 재활용 콘크리트 시방배합(단위 kg/m3)>
구 분 잔골재 굵은골재
신재 순환 신재 순환
신재 775 - 919 -
기존기술 775 - 643 264
조성물 순치환율 27.7%
(실시예 1)		 775 264*10%=26 643 264*90%= 238(=264-26)
잔골재= 신재 잔골재 + 부착 모르타르 잔골재= 775+26=801
굵은골재= 신재 굵은골재 + 순환 굵은골재 원석= 643+238=881
굵은골재 순 치환률= (238/2,520)/((643/2,610)+(238/2,520))= 0.277=27.7%
순치환율 30%
(실시예 2)		 775 296*10%=30 643 296*90%= 266
굵은 순환골재 중량을 x라 하면,
(0.9x/2,520)/((643/2,610)+(0.9x/2,520))= 0.3, x= 296
잔골재= 신재 잔골재 + 부착 모르타르 잔골재= 775+30=805
굵은 골재 = 신재 굵은골재 + 순환 굵은골재 원석= 643+266=909
실시예 1과 실시예 2에 대한 28일 압축강도 시험성과는 표 8와 같으며, 실시예 2에서는 표 4의 기존 굵은골재 치환 대비 치환율 증가에도 기존 방식의 치환율 보다 높은 강도를 나타내는 것으로 평가되었다.
<실시예 1, 2에 의한 조성물 시방배합과 압축강도(단위 kg/m3)>
항목 물 시멘트 잔골재 굵은골재 혼화제 압축강도
(MPa)
신재 순환 신재 순환
실시예 1 188 376 775 26 643 238 3.33 28.4
실시예 2 188 376 775 30 643 266 3.33 27.8
치환율 20%로 잔골재만을 순환 잔골재로 치환한 재활용 콘크리트
순환 잔골재 시료의 절대건조밀도와, 부착 페이스트를 망치로 분리한 다음 0.08mm 체로 걸러 통과한 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도와, 0.08mm 체에 잔류한 것을 물로 씻고 건조함을 3회 반복하여 얻은 잔골재 원석에 대한 절대건조밀도를 측정하였으며, 이 결과를 수학식 4에 대입하게 되면, 2,400 = 2,030Y + 2,420(1-Y)가 성립하여 폐 시멘트 페이스트 조성비(Y)는 5%가 되고 원석 잔골재 조성비는 95%가 되는 것을 알 수 있으며, 이를 표 9에 정리하였다.
<순환 잔골재에 대한 절대건조밀도 측정결과>
구 분 시험방법 절대건조밀도(kg/m3) 조성비(질량 %)
원석 잔골재 폐 시멘트 페이스트
순환 잔골재 KSF 2529 2,400 95 5
원석 잔골재 KSF 2529 2,420
폐 시멘트 페이스트 KSL 5110 2,030
표 9와 같은 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트 조성비에 따라 잔골재를 순환 잔골재로 치환한 재활용 콘크리트의 잔골재와 굵은골재 조성을 표 10에 정리하였다.
본 실시예에서와 같이 순치환율 30%로 잔골재만 순환잔골재로 치환한 재활용 콘크리트의 경우에는 순환 잔골재의 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트 조성비가 9.5 : 0.5가 됨으로써 잔골재만 순환 잔골재로 치환한다 하더라도, 폐 시멘트 페이스트의 조성비가 1.1% 정도가 됨으로써 순환 잔골재의 순치환율은 18.9%로 감소하게 된다.
<순환 잔골재 치환 재활용 콘크리트 조성물 구성 비교(단위 kg/m3)>
구 분 잔골재 폐 시멘트 페이스트 굵은골재
신재 순환 신재 순환
신재 775 - - 919 -
기존기술 620 140 - 919 =
본 발명 620 140-7=133 140*5%=7 919 -
- 신재 배합량: 620
- 경화후 잔골재: 753		 경화후 배합량: 7 - 신재 배합량: 919
- 경화 후 배합량: 919
조성물 기존 잔골재= 신재 잔골재 + 순환잔골재= 760
굵은골재= 신재 굵은골재 = 919
잔골재 치환률= 20%
본발명 잔골재= 신재 잔골재 + 순환 잔골재 원석= 620+133= 753
굵은골재= 신재 굵은골재= 919
잔골재 순 치환율= (133/2,420)/((133/2,420)+(620/2,610))= 0.188=18.8%
순치환율 20%로 잔골재만을 순환 잔골재로 치환한 재활용 콘크리트
<본 발명 순치환률 20% 재활용 콘크리트 시방배합 (단위 kg/m3)>
구 분 잔골재 폐 시멘트 페이스트 굵은골재
신재 순환 신재 순환
신재 775 - - 919 -
기존기술 620 140 - 919 =
조성물 순치환율
18.9%
(실시예 3)		 620 140-7=133 140*5%=7 919 -
잔골재= 신재 잔골재 + 순환 잔골재 원석= 620+133= 753
굵은골재= 신재 굵은골재= 919
잔골재 순 치환률= (133/2,420)/((133/2,420)+(620/2,610))= 0.188=18.8%
순치환율 20%
(실시예 4)		 620 151-8=143 151*5%=8 919
순환 잔골재 중량을 x라 하면,
(0.95x/2,420)/((620/2,610)+(0.95x/2,420))= 0.2, x= 151
실 순환 잔골재 혼합량 = 151*0.95 = 143
잔골재= 신재 잔골재 + 순환 잔골재= 620+143 = 863
굵은 골재 = 919
실시예 3에서 치환율 20%로 잔골재만 순환 잔골재로 치환한 재활용 콘크리트의 경우 순환 잔골재의 순치환율이 18.8%로 감소하였으므로, 본 실시예에서는 순환 잔골재의 순치환율 20%를 기준으로 순환 잔골재 치환 재활용 콘크리트 조성물을 조성하였으며, 이를 표 11에 정리하였다.
실시예 3과 실시예 4에 대한 28일 압축강도 시험성과는 표 12와 같으며, 실시예 3에서는 표4의 신재 콘크리트와 유사한 강도를 나타냈고, 실시예 4에서는 표 4의 기존 잔골재 치환 대비 치환율 증가에도 폐 시멘트 페이스트 량의 증가로 높은 강도를 나타내는 것으로 평가되었다.
<실시예 3, 4에 의한 조성물 시방배합과 압축강도(단위 kg/m3)>
항목 물 시멘트 폐시멘트페이스트 잔골재 굵은골재 혼화제 압축강도
(MPa)
신재 순환 신재 순환
실시예 3 188 376 7 620 133 919 - 3.33 27.1
실시예 4 188 376 8 620 143 919 - 3.33 27.9
한편, 전술한 표 6과 표 10에서와 굵은골재를 치환율 30%로 순환 굵은골재로 치환하고, 잔골재를 치환율 20%로 순환 잔골재로 치환한 재활용 콘크리트 조성물의 구성은 아래 표 13과 같다.
<순환 굵은골재와 잔골재 치환 재활용 콘크리트 조성물 구성(단위 kg/m3)>
구 분 잔골재 폐시멘트 페이스트 굵은골재
신재 순환 신재 순환
신재 775 - - 919 -
기존기술 620 140 - 643 264
조성물 굵은골재 27.9%
잔골재18.9%		 620 133 26 7 643 238
조성물 굵은골재 30%
잔골재 20%		 620 143 30 8 643 264
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 콘크리트 조성물의 혼합 시에는 각각 굵은골재와 잔골재 형태로 거동을 하나, 경화 중이나 경화된 최종 콘크리트에서는 각각 잔골재와 일부 결합재인 시멘트로 거동을 하게 되는 순환 굵은골재에 부착된 모르타르 잔골재와 순환 잔골재에 부착된 폐 시멘트 페이스트의 비율까지 산출한 후 이를 적용하여 굵은골재와 잔골재를 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환하여 재활용 콘크리트 조성물을 배합할 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법에 의해 배합되어 타설된 콘크리트는 굵은골재와 잔골재의 일정 비율을 폐 콘크리트를 파쇄 및 분쇄하여 얻어지는 순환 굵은골재와 순환 잔골재로 치환한다 하더라도 최종 타설된 콘크리트에 순환 굵은골재에 부착되어 있는 모르타르 잔골재에 의한 잔골재 성분이 과다하게 조성되는 현상이나, 순환 잔골재에 부착되어 있는 폐 시멘트 페이스트에 의한 시멘트 성분이 과다하게 조성되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 경화 상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법은 타설과 양생 중인 콘크리트의 과도한 건조수축이 발생되지 않도록 하여 균열 발생을 방지하고, 경화가 완료된 콘크리트의 경우에는 강도가 저하되거나 동결융해 저항성과 같은 내구성이 저하되는 등의 문제점을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 콘크리트 배합에 필요한 물, 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제의 단위 배합 중량을 결정하고 절대건조밀도에 의해 용적을 결정하는 단위 재료량 결정단계(S110);
    상기 굵은골재와 잔골재를 치환하여 배합할 순환 굵은골재 치환율(C1)과 순환 잔골재의 치환율(C2)를 결정하는 순환골재 치환율 결정단계(S120);
    상기 순환 굵은골재 치환율(C1)과 순환 잔골재 치환율(C2)에 따라 순환 굵은골재 중량(A1), 신재 굵은골재 중량(A2), 순환 잔골재 중량(A3) 및 신재 잔골재 중량(A4)을 산출하는 순환골재 중량 산출단계(S130);
    상기 순환 굵은골재 중량(A1)에 따라 원석 굵은골재와 모르타르 잔골재의 조성비와 중량을 산출하고, 상기 순환 잔골재 중량(A3)에 따라 원석 잔골재와 폐 시멘트 페이스트의 조성비와 중량을 산출하는 순환골재 조성비 산출단계(S140);
    상기 원석 굵은골재의 중량과 절대건조밀도, 신재 굵은골재의 중량과 절대건조밀도를 이용하여 굵은골재 순치환율을 산출하고, 상기 원석 잔골재의 중량과 절대건조밀도, 신재 잔골재의 중량과 절대건조밀도를 이용하여 잔골재 순치환율을 산출하는 순환골재 순치환율 산출단계(S150); 및
    상기 굵은골재 순치환율 또는 잔골재 순치환율이 기준 치환율 범위 내에 있다고 판단되면, 굵은골재 순치환율과 잔골재 순치환율에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 또는 모르타르 잔골재의 중량을 결정하는 조성물 중량 결정단계(S160)를 포함하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 순환골재 중량 산출단계(S130)에서,
    상기 순환 굵은골재 중량(A1)과 신재 굵은골재 중량(A2)은 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 신재 굵은골재 절대건조밀도(D2), 굵은골재의 용적(B1) 및 순환 굵은골재 치환율(C1)을 이용하여
    A1 = B1 x C1 x D1
    A2 = B1 x (100 - C1) x D2의 관계식으로 산출하고,
    상기 순환 잔골재 중량(A3)과 신재 잔골재 중량(A4)은 순환 잔골재의 절대건조밀도(D3), 신재 잔골재 절대 건도밀도(D4), 잔골재의 용적(B2) 및 순환 잔골재 치환율(C2)을 이용하여
    A3 = B2 x C2 x D3
    A4 = B2 x (100 - C2) x D4의 관계식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 순환골재 조성비 산출단계(S140)에서,
    상기 순환 굵은골재의 원석 굵은골재의 조성비(1-X)와 모르타르 잔골재의 조성비(X)는 상기 순환 굵은골재의 절대건조밀도(D1), 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5) 및 모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)를 이용하여
    D1 = (D6 x X) + D5(1 - X)의 관계식으로 산출하고,
    상기 순환 잔골재의 원석 잔골재의 조성비(1-Y)와 폐 시멘트 페이스트의 조성비(Y)는 상기 순환 잔골재의 절대건조밀도(D4), 원석 잔골재의 절대건조밀도(D7) 및 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)를 이용하여
    D4 = (D8 x Y) + D7(1 - Y)의 관계식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모르타르 잔골재의 절대건조밀도(D6)는 순환 굵은골재 시료로부터 부착되어 있는 모르타르를 망치로 분리하여 채취한 부착 모르타르를 5mm 체로 걸러 통과한 모르타르 잔골재 시료를 이용하여 절대건조밀도를 측정하여 구하고,
    상기 원석 굵은골재의 절대건조밀도(D5)는 순환 굵은골재 시료로부터 망치로 중앙부를 파쇄하여 순환 굵은골재의 내부에서 원석을 채취하여 5mm 체로 걸러 잔류한 원석 굵은골재 시료의 절대건조밀도를 측정하여 구하며,
    상기 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도(D8)는 순환 잔골재 시료로부터 부착 페이스트를 망치로 분리한 다음 0.08mm 체로 걸러 통과한 폐 시멘트 페이스트의 절대건조밀도를 측정하여 구하고,
    원석 잔골재 절대건조밀도(D7)는 0.08mm 체에 잔류한 것을 물로 씻고 건조함을 3회 반복하여 얻은 잔골재 원석에 대한 절대건조밀도를 측정하여 구하는 것을 특징으로 하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 순환골재 순치환율 산출단계(S150)에서는,
    상기 원석 굵은골재의 중량(E1)과 절대건조밀도(D5), 신재 굵은골재 중량(F1)과 절대건조밀도(D2)를 이용하여 굵은골재 순치환율(Z1)을
    Z1 = (E1/D5)/((F1/D2) + (E1/D5))의 관계식으로 산출하고,
    상기 원석 잔골재의 중량(E2)과 절대건조밀도(D7), 신재 잔골재 중량(F2)과 절대건조밀도(D4)를 이용하여 잔골재 순치환율(Z2)을
    Z2 = (E2/D7)/((F2/D4) + (E2/D7))의 관계식으로 산출하는 것을 것을 특징으로 하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 조성물 중량 결정단계 이후에,
    상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트를 혼합하여 잔골재만을 순환 잔골재로 치환하여 콘크리트를 배합하거나,
    상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재만을 혼합하여 굵은골재만을 순환 굵은골재로 치환하여 콘크리트를 배합하거나,
    또는 상기 물, 시멘트, 혼화제에 상기 조성물 중량 결정단계에서 결정된 중량에 따라 신재 잔골재, 원석 잔골재, 폐 시멘트 페이스트, 신재 굵은골재, 원석 굵은골재, 모르타르 잔골재를 혼합하여 잔골재와 굵은골재를 순환 잔골재와 순환 굵은골재로 모두 치환하여 콘크리트를 배합하는 콘크리트 배합단계를 더 포함하는 경화상태를 고려한 재활용 콘크리트 조성물 배합방법.
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High-quality recycled aggregate production and concrete utilization technology development final report, construction technology research project, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Korea Institute of Construction Technology, 2019. 12. *
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