KR100508881B1 - Environmental friendly concrete for water clarification using recycled aggregates - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 콘크리트에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 이론공극율을 적용하여 최적의 강도, 투수계수, 및 내구성을 만족시키는 환경친화적인 콘크리트의 배합비를 도출하고, 천연골재대신에 재생골재를 사용함으로써, 자원을 재활용할 수 있고, 환경친화적이며, 경제적인, 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to a porous concrete, and more specifically, by applying theoretical porosity to derive the ratio of environmentally friendly concrete that satisfies the optimum strength, permeability coefficient, and durability, and by using recycled aggregate instead of natural aggregate The present invention relates to environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates, which can recycle resources, and which are environmentally friendly and economical.
본 발명에 의한 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트는, 시멘트, 재생골재, 물, 감수제, 혼화제를 포함하여 구성되는 다공성 콘크리트로서, 상기 재생골재는 5~9㎜ 입경의 골재 또는 9~25㎜ 입경의 골재이고, 물-시멘트비율은 25-40%이며, 콘크리트의 이론공극율이 15-35%이고, 상기 콘크리트는 넓은 비표면적으로 미생물을 부착시키고, 유기물을 제거하여 수질을 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.Environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates according to the present invention is a porous concrete including cement, recycled aggregates, water, water reducing agents, admixtures, and the recycled aggregates are aggregates having a particle diameter of 5-9 mm or 9-25. ㎜ particle size, water-cement ratio is 25-40%, theoretical porosity of concrete is 15-35%, the concrete is used to purify water quality by attaching microorganisms to large specific surface area and removing organic matter It is characterized by.
본 발명에 의한 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트에 있어서, 상기 콘크리트는 중화처리를 하는 것을 특징으로 한다. In environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates according to the present invention, the concrete is characterized in that the neutralization treatment.
Description
본 발명은 다공성 콘크리트에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 이론공극율을 적용하여 최적의 강도, 투수계수, 및 내구성을 만족시키는 환경친화적인 콘크리트의 배합비를 도출하고, 천연골재대신에 재생골재를 사용함으로써, 자원을 재활용할 수 있고, 환경친화적이며, 경제적인, 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to a porous concrete, and more specifically, by applying theoretical porosity to derive the ratio of environmentally friendly concrete that satisfies the optimum strength, permeability coefficient, and durability, and by using recycled aggregate instead of natural aggregate The present invention relates to environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates, which can recycle resources, and which are environmentally friendly and economical.
최근 국내에서도 대도시의 경우 시가지의 재개발과 같은 사회적 요인, 건물의 노령화 및 기능저하에 따른 콘크리트 구조물의 철거 및 해체에 따라 발생하는 건설폐기물량이 많아지고 있다. 건설폐기물은 타 산업폐기물에 비해 상대적으로 유해성은 적지만 다량으로 배출되기 때문에 환경 및 자원의 효율적인 이용 측면에서 문제가 되고 있다.Recently, in Korea, the amount of construction wastes generated by demolition and dismantling of concrete structures due to social factors such as redevelopment of urban areas, aging of buildings and deterioration of functions is increasing. Construction waste is less harmful than other industrial wastes, but it is a problem in terms of efficient use of environment and resources because it is emitted in large quantities.
그 중에서도 발생량이 제일 많은 것은 폐콘크리트로써 전체 폐기물의 약 1/3을 차지하고 있으며, 이들의 처리문제는 환경적인 관점에서 중요하다. 이러한 폐콘크리트를 활용하는 방법으로 현재, 폐콘크리트를 파쇄하여 재생골재로 재활용하는 방법을 들 수 있다. Among them, the most generated is waste concrete, which accounts for about one third of all wastes, and their disposal is important from an environmental point of view. As a method of utilizing such waste concrete, there is currently a method of crushing waste concrete and recycling it to recycled aggregate.
그러나, 폐콘크리트를 이용한 재생골재는 골재에 부착된 시멘트-페이스트 혹은 모르타르의 영향으로 비중이 천연골재에 비하여 10 ~ 20% 정도 낮고, 흡수율은 천연골재보다 3 ∼ 5배 정도 높은 특성을 가지고 있어서 강도가 떨어진다는 약점을 가지고 있다.However, the recycled aggregate using waste concrete has a specific gravity of 10 to 20% lower than that of natural aggregate due to the effect of cement-paste or mortar attached to the aggregate, and its absorption rate is 3 to 5 times higher than that of natural aggregate. Has the disadvantage of falling.
이에 따라 재생골재를 이용하여 구조용 콘크리트의 재료로 사용하는 것은 많은 제약조건이 따르므로, 재생골재에 부착되어 있는 모르타르 혹은 시멘트-페이스트 성분을 최대한 제거하여 구조용 콘크리트의 재료로써 천연골재에 견줄만한 재생골재를 만드는 공정 및 기술이 활발히 연구 진행 중이다. 그러나, 재생골재를 활용하여 제작된 콘크리트는 강도 및 내구성 증진 등의 기술적인 문제점과 사람들의 재생골재에 대한 인식부족 등 여러 가지 문제점이 있기 때문에 재생골재를 이용하여 제작한 콘크리트를 현장에 적용하여 사용하는 경우는 미비한 실정에 있다. 이러한 이유로 자원의 재활용이라는 측면과 건설폐기물의 저감이라는 측면에서 폐콘크리트를 재생 사용하는 것은 바람직하다고 할 수 있다.Accordingly, the use of recycled aggregates as a material for structural concrete is subject to many constraints. Thus, the recycled aggregates comparable to natural aggregates as structural concrete materials by removing the mortar or cement-paste components attached to the recycled aggregates as much as possible. The process and technology of making is actively researched. However, concrete produced by using recycled aggregate has various problems such as technical problems such as strength and durability improvement and lack of recognition of recycled aggregate by people. The situation is inadequate. For this reason, it is desirable to recycle waste concrete in terms of recycling of resources and reducing construction waste.
한편, 최근 환경보존에 대한 인식전환이 범세계적으로 확산되고 있는 가운데 기존의 구조용 재료로만 사용되어온 콘크리트를 환경친화적인 재료로 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재, 대부분의 구조용 콘크리트재료는 불투수성의 재료이므로, 이로 인해 우수 등이 일시적으로 하천으로 유입되어 대규모의 도시형 하천범람이 빈번하게 발생하고 있으며, 또한 지하수의 고갈을 초래하여 도시가 사막화되고 있어 지중 생태계에 악영향을 미치는 등 환경파괴의 원인이 되고 있다.On the other hand, as the perception of environmental preservation is spreading around the world, research is being actively conducted to develop concrete, which has been used only as a structural material, as an environmentally friendly material. At present, since most structural concrete materials are impervious materials, rainwater is temporarily introduced into the rivers, causing large-scale urban floodings, and depletion of groundwater, which causes desertification of the city. It adversely affects the environment and causes the destruction of the environment.
이런 측면에서 콘크리트에 연속공극을 인위적으로 형성시켜 투수성·투기성·흡음성 등의 기능을 발휘할 수 있는 에코콘크리트(Eco-Concrete)에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 에코콘크리트라는 용어는, 일본콘크리트공학협회의 에코콘크리트연구위원회가 처음으로 사용한 것으로서 환경보존 및 생태계와의 조화를 도모한다는 의미에서 환경친화적인 콘크리트(Environmental Friendly Concrete)라 명한 것에 어원을 들 수 있다. 그러나, 에코콘크리트는 내부에 다량으로 연속공극을 함유하고 있기 때문에 일반콘크리트에 비해 매우 낮은 강도 수준을 보이고 있으며, 이러한 낮은 강도수준은 에코콘크리트의 제한적 요소로 작용하고 있어 현재에는 주차장, 공원, 인도, 수질정화용 접촉여재 등에 국한되어 사용되고 있는 실정이다.In this respect, many studies have been conducted on eco-concrete that can exert a function of permeability, permeability, sound absorption by artificially forming continuous voids in concrete. The term eco-concrete is used for the first time by the Eco Concrete Research Committee of the Japan Concrete Engineering Association. The term 'eco-concrete' comes from the term 'environmental friendly concrete' in the sense of promoting environmental conservation and harmony with the ecosystem. However, since eco concrete has a large amount of continuous voids inside, it shows very low strength level compared to general concrete, and this low strength level is a limiting factor of eco concrete, and nowadays, parking lot, park, sidewalk, It is a situation that is limited to contact media for water purification.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 이론공극율을 적용하여 최적의 강도, 투수계수, 및 내구성을 만족시키는 환경친화적인 콘크리트의 배합비를 도출하고, 천연골재대신에 재생골재를 사용함으로써, 자원을 재활용할 수 있고, 환경친화적이며, 경제적인, 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention, by applying the theoretical porosity to derive the mixing ratio of environmentally friendly concrete that satisfies the optimum strength, permeability coefficient, and durability, By using recycled aggregates in place of natural aggregates, resources can be recycled, and environmentally friendly and economical, to provide environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트는, 시멘트, 재생골재, 물, 감수제, 혼화제를 포함하여 구성되는 다공성 콘크리트로서, 상기 재생골재는 5~9㎜ 입경의 골재 또는 9~25㎜ 입경의 골재이고, 물-시멘트비율은 25-40%이며, 콘크리트의 이론공극율이 15-35%이고, 상기 콘크리트는 넓은 비표면적으로 미생물을 부착시키고, 유기물을 제거하여 수질을 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregate according to the present invention is a porous concrete comprising cement, recycled aggregate, water, water reducing agent, admixture, the recycled aggregate is 5 Aggregate of ˜9 mm particle size or aggregate of 9-25 mm particle size, water-cement ratio of 25-40%, theoretical porosity of concrete of 15-35%, the concrete adheres microorganisms with a wide specific surface area, It is used to purify water quality by removing organic matter.
본 발명에 의한 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트에 있어서, 상기 콘크리트는 중화처리를 하는 것을 특징으로 한다. In environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates according to the present invention, the concrete is characterized in that the neutralization treatment.
이하, 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated in detail.
폐기된 콘크리트 덩어리를 분쇄하여 제조한 재생골재는 원 콘크리트를 구성하고 있는 골재(원 골재), 시멘트-페이스트 및 모르타르가 부착된 골재, 시멘트-페이스트 및 모르타르입자로 구별된다. 재생 굵은골재에 대한 구성입자의 비중·흡수율 분포 등 재생 굵은골재의 품질을 좌우하는 주된 요소는 모르타르의 입자량으로 알려져 있다. 즉, 콘크리트 덩어리를 간단히 파쇄하여 얻은 재생 굵은골재는 원 골재에 대한 모르타르입자의 비율이 높지만, 분쇄 또는 연마처리를 반복할 경우 흡수율이 큰 모르타르입자의 비율이 감소하는 것으로 알려져 있다. 또한, 이로부터 재생 굵은골재의 품질개선은 분쇄 또는 연마하는 기술보다 비중을 선별하는 방법이 효과적인데, 분쇄는 모르타르 입자의 제거에는 효과적이지만 원골재를 파쇄시킬 염려가 있으며, 연마는 모르타르가 부착된 입자에서 모르타르를 갈아낼 수는 있지만, 모르타르 입자를 제거하는 효과는 없다.Recycled aggregates made by crushing the discarded concrete mass are classified into aggregates (raw aggregates), cement-paste and mortar-attached aggregates, cement-pastes and mortar particles constituting the raw concrete. The main factor that determines the quality of the recycled coarse aggregate, such as the specific gravity and absorption distribution of the constituent particles, is known as the amount of mortar. In other words, the recycled coarse aggregate obtained by simply crushing the concrete mass has a high ratio of mortar particles to the raw aggregate, but it is known that the ratio of mortar particles having a high absorption rate is decreased when the grinding or grinding treatment is repeated. In addition, the quality improvement of the recycled coarse aggregate is more effective in screening the specific gravity than the crushing or grinding technique. The grinding is effective for removing the mortar particles, but there is a risk of crushing the raw aggregates. Although it is possible to grind mortar from the particles, it does not have the effect of removing the mortar particles.
폐콘크리트로부터 제조되는 재생골재는 일반적으로 구조물 해체현장에서는 대형브레이커, 스틸볼 등을 이용하여 500 mm정도의 크기로 거칠게 분쇄한다. 해체방법은 최근 소음 및 진동에 대한 규제가 강화되면서 압쇄기공법, 커팅공법, 폭파공법, 화염·고열·통전 등에 의한 방법 등 여러 가지 공법이 개발되어 실용화되고 있다. 해체현장에서 1차 분쇄된 콘크리트 폐제는 중간처리시설로 운반된 후 죠크라셔(Jawcrusher)로 다시 150 ∼ 200 mm정도로 분쇄한다. 그 후 분쇄물질에 섞여있는 흙·목재·금속류·플라스틱 등의 이물질을 분리·제거하고 다시 임펙트 크러셔 등으로 2 ~ 3차 분쇄하고, 체가름을 통하여 골재 크기별로 분리하여 재활용 골재로 이용된다. Recycled aggregates manufactured from waste concrete are generally crushed roughly to the size of 500 mm using large breakers, steel balls, etc. at the dismantling site. As dismantling methods have recently been tightened on noise and vibration, various methods such as crushing, cutting, blasting, flame, high heat, and energizing have been developed and put into practical use. The first crushed concrete waste at the demolition site is transported to an intermediate treatment facility and then crushed to 150 ~ 200 mm with a jawcrusher. After that, the soil, wood, metals, plastics, etc. mixed with the crushed material are separated and removed, and then crushed again and again with an impact crusher for 2 to 3 times.
장시간의 사용연한 경과에 따라 초기 품질성능이 저하된 폐기된 콘크리트를 활용한 재생골재는 품질상의 제약으로 인하여 구조용 재료로서 이용하기에는 한계가 존재하므로 콘크리트 구조물에 대한 골재로 재사용하기 위해서는 몇 가지의 고려사항이 필요하다.Recycled aggregates using discarded concrete whose initial quality performance has been degraded over a long period of time have limitations to be used as structural materials due to quality constraints.Therefore, there are some considerations for reuse as aggregates for concrete structures. This is necessary.
즉, 재생골재는 흡수율이 높으므로 콘크리트 제조에 사용할 경우 사전에 충분히 살수하여 골재를 표면건조 내부포수상태로 만들어야 하고, 작업성을 확보하기 위해서 단위수량을 증가시키기 보다는 감수제나 고유동화제 등을 이용한 성능개선이 요구된다. 또한, 재생골재는 그 생산과정에서 각종 불순물 및 미립분이 함유되어 있기 때문에 불순물이 충분히 제거된 골재를 사용하여야 한다. In other words, recycled aggregate has high absorption rate, so when used for concrete production, it should be sprayed sufficiently to make the aggregate into the surface-dried internal catcher state. Performance improvement is required. In addition, the recycled aggregate contains various impurities and fines in the production process, so that the aggregate should be free of impurities.
에코콘크리트는 콘크리트 내부에 공극이 많고, 물이 통할 수 있는 연속공극이 형성되어 있어야 하며, 이러한 조건들은 다공성 콘크리트에서 가능하며, 콘크리트가 다공성을 갖기 위해서는 골재의 입도가 균일해야 하며 통상적으로 잔골재를 사용하지 않는 것이 유리하다.Eco-concrete must have a lot of voids in the concrete and continuous voids through which water can pass. These conditions are possible in porous concrete.In order to have a high porosity, the aggregate should have a uniform particle size. It is advantageous not to.
일반적으로 토양에는 미생물이 성장할 수 있는 적정한 pH(보통 5 ∼ 8, 높은 경우 9.5정도)의 수분이 함유되어 있으나, 콘크리트는 시멘트가 수화되면서 생성되는 수화물의 영향으로 강알카리성을 나타내므로 미생물의 성장과 번식을 위해서는 반드시 중화처리가 동반되어야 한다. 표면적이 큰 다공성콘크리트는 초기에 알카리성분의 용출이 많으므로 이를 위하여 알카리량 저감대책으로 일정기간 공기 중에 탄산화처리를 하여 수중 알카리성분의 용출을 촉진시키는 방법이 있으며, 고로슬래그 미분말 또는 실리카 흄 등의 혼화재를 시멘트에 혼합함으로써 잠재수경성 및 포졸란 반응으로 가용성의 수산화칼슘을 감소시키는 방법이 일반적이다. In general, soil contains moisture at an appropriate pH (usually 5 to 8, 9.5 if high) to grow microorganisms, but concrete exhibits strong alkali due to the hydrate produced by hydration of cement. Neutralization must be accompanied for reproduction. Since porous concrete with a large surface area has a large amount of alkali component initially, there is a method of reducing the amount of alkali in order to accelerate the dissolution of alkali component in water by carbonation treatment for a certain period of time, and for example, blast furnace slag powder or silica fume, etc. It is common to reduce soluble calcium hydroxide in latent hydraulic and pozzolanic reactions by mixing admixtures with cement.
에코콘크리트는 배합에 있어서, 보통콘크리트에서 잔골재의 용적을 굵은골재가 대체하고, 물과 시멘트의 용적을 낮추어 공극을 늘린 것으로 배합조건 중 단위시멘트양은 공극을 폐쇄시키지 않는 범위에서 굵은골재가 시멘트 페이스트에 둘러싸이는 양으로서 일반적으로 300 ∼ 400 kg/㎥정도가 바람직하다.In the case of eco-concrete, coarse aggregate replaces the volume of fine aggregate in ordinary concrete and increases the void by lowering the volume of water and cement.The amount of unit cement in the mixing condition does not close the void. As the amount of enveloping, generally about 300-400 kg / m <3> is preferable.
최적의 물-시멘트비율은 25 ∼ 40%의 범위이며, 이 범위를 상회하는 높은 물-시멘트비의 경우에는 시멘트페이스트가 점성을 잃고 흘러내려 유실이 될 가능성이 많고, 반면에 낮은 물-시멘트비율에서는 성형에 요구되는 시멘트페이스트의 적정한 점도가 형성이 되지 않고 다짐 또한 곤란하다. 따라서 배합에 있어서 에코콘크리트의 제조는 공극의 형성이 주 관건이라 할 수 있으므로 사용골재의 입도, 물-시멘트비율 및 단위시멘트양 등의 배합인자들이 상호연관성이 크므로 골재의 치수에 따라 최적의 배합비율을 도출함이 요구된다.The optimum water-cement ratio is in the range of 25-40%, and in the case of high water-cement ratios above this range, the cement paste is likely to lose viscous flow and become lost, while at low water-cement ratios Proper viscosity of the cement paste required for molding is not formed and compaction is also difficult. Therefore, in the preparation of eco-concrete, since the formation of voids is the main factor, the mixing factors such as particle size, water-cement ratio, and unit cement amount of aggregates are highly correlated, and thus, optimum mixing is made according to the size of aggregate. It is required to derive the ratio.
하기에서 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 여기에 한정되지 않음을 밝혀둔다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are provided only for the purpose of illustration in order to help the understanding of the present invention is not limited to the scope and scope of the present invention.
<실시예 1-4><Example 1-4>
1. 사용재료1. Material used
시멘트는 비중 3.15의 1종 보통 포틀랜드 시멘트에 알카리성분이 낮은 국내산 고로슬래그 시멘트를 10% 첨가시킨 혼합시멘트를 사용하였다. 또한, 2.20인 재생골재를 사용하였으며, 골재입경이 각각 5 ∼ 9 mm, 9 ∼ 25 mm인 두 종류를 사용하였으며, 이론공극율을 20%, 및 30%의 2가지 수준으로 설정하여 4가지의 에코콘크리트를 제조하였다. Cement was mixed cement containing 10% of domestic blast furnace slag cement with low alkali content in one common Portland cement with a specific gravity of 3.15. Also, recycled aggregates of 2.20 were used, and two kinds of aggregate particle sizes of 5 to 9 mm and 9 to 25 mm were used, respectively, and four types of echo were set by setting the theoretical porosity to two levels of 20% and 30%. Concrete was prepared.
또한, 에코콘크리트의 공극율을 고려하여 미소한 기포를 콘크리트에 함유시키기 위한 혼화제인 AE제(Air-entraining agent)는 나트륨 로릴 황산염계 등을 사용하였고, 낮은 물·시멘트 비(W/C)에서의 작업성을 고려하여 폴리카르본산계 고성능 감수제를 사용하였으며, 에코콘크리트 제조시 배합 특성은 하기 표 1에 나타내었다.In addition, in consideration of the porosity of eco-concrete, AE (Air-entraining agent), which is a admixture for containing micro bubbles in concrete, uses sodium lauryl sulfate-based, etc., at low water and cement ratio (W / C). In consideration of workability, a polycarboxylic acid-based high performance sensitizer was used, and the mixing properties of the ecoconcrete were shown in Table 1 below.
실시예 1, 2) 5 ∼ 9 mm 재생골재 실시예 3, 4) 9 ∼ 25 mm 재생골재, Examples 1, 2) 5 to 9 mm recycled aggregates Examples 3 and 4) 9 to 25 mm recycled aggregates,
W : 물, P : 페이스트, C* : 시멘트, A* : 골재W: water, P: paste, C *: cement, A *: aggregate
2. 에코콘크리트 제조2. Eco Concrete Manufacturing
에코콘크리트의 비빔 및 제작 방법은 다음과 같다. Eco-concrete bibimbal and manufacturing method are as follows.
에코콘크리트의 비빔은 용량 100ℓ의 강제식 펜 타입 믹서를 사용하여 시멘트, 골재를 투입하여 1분간 건비빔한 후, 물과 AE제 및 감수제를 첨가하여 2분간 비비는 분할투입방법을 사용하였다. 또한, 공시체는 비빔을 완료한 에코콘크리트를 φ10×20 cm의 원통형 실린더몰드(재질 : PVC)에 1/4씩 체운 후 50회씩 봉 다짐을 실시하여 제작하였으며, 제작한 공시체는 몰드 내부의 콘크리트에서 수분이 증발하지 않도록 상부의 노출면을 비닐로 덮었다. 그리고, 타설 24시간 후 탈형한 후, 측정재령일(7일)까지 표준수중양생(20±1℃)을 실시하였다.The eco-concrete bibimbly was sprayed for 1 minute by adding cement and aggregate using a forced pen-type mixer with a capacity of 100ℓ, and then divided into two minutes by mixing with water, an AE agent, and a water reducing agent. In addition, the specimens were prepared by filling the bicone-finished eco-concrete in a cylindrical cylinder mold (material: PVC) of φ10 × 20 cm by 1/4 and then performing rod compaction 50 times. The exposed surface at the top was covered with vinyl to prevent moisture from evaporating. After demolding after 24 hours of pouring, standard water curing (20 ± 1 ° C) was performed until the measurement age (7 days).
<비교예 1-6><Comparative Example 1-6>
일반 천연골재를 사용하여, 천연골재의 크기 5 ∼ 9 mm, 9 ∼ 13 mm, 19 ∼ 25 mm별로 이론공극율을 20%, 30%의 2가지 수준으로 설정하여 6가지의 콘크리트를 제조하였으며, 그 배합 비율은 하기 표 2와 같다.By using general natural aggregate, 6 kinds of concrete were manufactured by setting the theoretical porosity at 2 levels of 20% and 30% for each size of 5-9 mm, 9-13 mm, and 19-25 mm. The blending ratio is shown in Table 2 below.
비교예 1, 2) 5 ∼ 9 mm 천연골재, 비교예 3, 4) 9 ∼ 13 mm 천연골재 Comparative Examples 1 and 2) 5 to 9 mm natural aggregate, Comparative Examples 3 and 4) 9 to 13 mm natural aggregate
비교예 5, 6) 19 ∼ 25 mm 천연골재, W : 물, P : 페이스트, C* : 시멘트, A* : 골재Comparative Examples 5 and 6) 19 to 25 mm natural aggregate, W: water, P: paste, C *: cement, A *: aggregate
<실험예 1: 물리, 화학적 특성>Experimental Example 1: Physical and Chemical Properties
가. 압축강도, 단위용적중량 및 중화처리 유무별 pH 변화end. Compressive strength, unit volume weight and pH change by neutralization
에코콘크리트의 압축강도는 KS F 2405에 준하여 실험하였으며, 단위용적중량은 공시체의 부피와 표건중량으로부터 환산하여 구하였다. 중화처리 유무별 pH변화를 알아보기 위하여 1N의 염산용액을 수돗물에 희석 후 에코콘크리트를 침지시킨 후 시간에 따른 수소이온농도(pH)를 KS M 0011의 방법으로 측정하였다.The compressive strength of eco-concrete was tested in accordance with KS F 2405, and the unit volume weight was calculated from the volume and the dry weight of the specimen. In order to determine the pH change according to the neutralization treatment, 1N hydrochloric acid solution was diluted in tap water, and then, the eco-concrete was immersed, and the hydrogen ion concentration (pH) was measured by the method of KS M 0011.
제작된 에코콘크리트의 단위용적중량은 이론공극율 20%에서 5 ∼ 9 mm (비교예 1), 9 ∼ 13 mm (비교예 3), 19 ∼ 25 mm (비교예 5), 5 ∼ 9 mm (실시예 1), 9 ∼ 25 mm (실시예 3)는 각각 2.48, 2.39, 2.23, 1.78, 2.01 ton/m3로 조사되었고, 30%의 경우 2.2(비교예 2), 2.13(비교예 4), 2.12(비교예 6), 1.72(실시예 2), 1.85(실시예 4)로 조사되어 이론공극율 20%로 제작한 에코콘크리트가 30%로 제작한 것보다 단위용적중량이 평균 약 0.18 ton/㎥ 높은 것으로 나타났다(도 3 참조). 또한, 재생골재로 제작한 에코콘크리트의 단위용적중량은 천연골재에 비해 약 20% 낮은 것으로 조사되었다.The unit volume weight of the manufactured eco concrete is 5-9 mm (Comparative Example 1), 9-13 mm (Comparative Example 3), 19-25 mm (Comparative Example 5), 5-9 mm (implementation) at a theoretical porosity of 20%. Example 1), 9-25 mm (Example 3) were investigated at 2.48, 2.39, 2.23, 1.78, 2.01 ton / m 3 , respectively, in 30% of 2.2 (Comparative Example 2), 2.13 (Comparative Example 4), The unit volume weight was about 0.18 ton / m3 on average compared to that produced by 30% of ecoconcrete fabricated at 2.12 (comparative example 6), 1.72 (example 2), 1.85 (example 4) and produced at a theoretical porosity of 20%. High (see FIG. 3). In addition, the unit volume weight of the eco-concrete made of recycled aggregate was found to be about 20% lower than that of natural aggregate.
압축강도는 7일 재령 후 압축강도를 측정하였으며, 28일 강도는 콘크리트 설계기준에 규정된 재령별 압축강도 추정식(하기 수학식 1 참조)을 사용하여 추정된 압축강도이고, 그 결과는 표 3에 나타내었다. The compressive strength was measured after 7 days of age, and the 28-day strength was the compressive strength estimated using the age-specific compressive strength estimation formula (see Equation 1) specified in the concrete design criteria. Shown in
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 재생골재만으로 제작된 에코콘크리트의 경우 동일 이론공극율에 있어서 골재의 크기에 따른 압축강도와 동일한 골재에서 이론공극율에 따른 압축강도의 변화는 천연골재와 유사한 경향을 나타냈지만, 천연골재와 비교하여 동일한 입도에서의 압축강도는 낮게 나타났다. 이러한 이유로 첫 번째는 재생골재가 천연골재에 비해 단위용적중량이 낮기 때문이고, 두 번째 이유는 에코콘크리트의 재료인 재생골재의 비중과 강도가 천연골재에 비해 낮고, 흡수율이 크기 때문이다.As shown in Table 3, in the case of eco-concrete manufactured only with recycled aggregate, the change in compressive strength according to the theoretical porosity in the same aggregate with the compressive strength according to the size of aggregate in the same theoretical porosity showed similar tendency to that of natural aggregate. The compressive strength at the same particle size was lower than that of natural aggregates. For this reason, the first reason is that the recycled aggregate has a lower unit volume weight than the natural aggregate, and the second reason is that the specific gravity and strength of the recycled aggregate, which is the material of eco-concrete, are lower than the natural aggregate, and the absorption rate is large.
중화처리 유무별로 구분한 pH변화는 중화처리를 한 경우가 양호하게 나타났고, 전반적으로 중화처리를 하기전의 pH는 12이상이었으나, 중화처리 후에는 pH가 9전후로 급격히 감소하였다. 그 후로 재령경과 시간에 따라 pH는 일정범위까지 증가하다가 10일 경과 후 pH 7.13 ∼ 8.31의 결과를 나타냈다( 도 4a 및 도 4b 참조).Neutralization treatment showed good pH change by neutralization treatment, and overall pH before neutralization treatment was more than 12, but after neutralization treatment, the pH rapidly decreased to around 9. After that, the pH was increased to a certain range with age, and after 10 days, pH 7.13 to 8.31 was shown (see FIGS. 4A and 4B).
따라서, 수질정화용 접촉여재로 이용하고자 할 때, 약 10일간 에코콘크리트가 안정화를 거친다면 콘크리트에서 용출되는 알카리성분이 수질정화용 접촉여재의 중요한 인자인 부착미생물 형성에 미치는 영향은 없을 것으로 판단된다.Therefore, when using it as a contact filter for water purification, if the eco concrete is stabilized for about 10 days, the alkali component eluted from the concrete will not affect the formation of adhesion microorganisms, which is an important factor of the contact filter for water purification.
나. 전공극율 및 연속공극율I. Porosity and Continuous Porosity
에코콘크리트의 전공극율 및 연속공극율은 하기 수학식 2를 이용하여 산출하였다.The total porosity and the continuous porosity of the eco concrete were calculated by using Equation 2 below.
여기서, A는 투수성콘크리트의 전공극율 및 연속공극율(%)이고, W1은 공시체의 수중중량(g)이며, W2는 전공극율을 산정하고자 할 때는 24시간 방치 후 기중중량(g)이고, 연속공극율을 산정하고자 할 때는 일정중량(g)이다. 또한, V1은 공시체의 용적(㎤)이다.Here, A is the total porosity and continuous porosity (%) of water-permeable concrete, W 1 is the water weight (g) of the specimen, W 2 is the weight (g) after standing for 24 hours to calculate the total porosity In order to calculate the continuous porosity, it is constant weight (g). In addition, V 1 is the volume (cm 3) of the specimen.
이론공극율 20%에서 에코콘크리트의 연속공극율은 각각 5 ∼ 9 mm (비교예 1), 9 ∼ 13 mm (비교예 3), 19 ∼ 25 mm (비교예 5), 5 ∼ 9 mm (실시예 1), 9 ∼ 25 mm (실시예 3)는 각각 14.4, 15.3, 16, 13.5, 12.7%로 평균 14.4%이고, 30%에서는 25.5(비교예 2), 26.2(비교예 4), 26.6(비교예 6), 26.8(실시예 2), 22.1%(실시예 4)로 평균 25.5%로 조사되었다. 또한, 전공극율의 경우 이론공극율 20%에서 17.9 ∼ 19.1%의 범위로 평균 18.0%이고, 30%에서는 26.8 ∼ 30.0%로 평균 28.6%로 조사되었다. 이는 에코콘크리트의 연속공극율과 전공극율 즉, 실측된 공극율은 이론공극율과 유사하게 나타나 배합설계에 있어서 이론공극율의 적용은 타당함을 알 수 있다. The continuous porosity of the eco concrete at 20% of the theoretical porosity was 5 to 9 mm (Comparative Example 1), 9 to 13 mm (Comparative Example 3), 19 to 25 mm (Comparative Example 5), and 5 to 9 mm (Example 1). ), 9 to 25 mm (Example 3) are 14.4, 15.3, 16, 13.5, and 12.7%, respectively, on average 14.4%, and at 30%, 25.5 (Comparative Example 2), 26.2 (Comparative Example 4), and 26.6 (Comparative Example) 6), 26.8 (Example 2), 22.1% (Example 4), the average was 25.5%. In the case of the total porosity, the average porosity was 18.0% in the range of 20% to 17.9% to 19.1%, and the average porosity was 26.8 to 30.0% at 28.6%. This suggests that the continuous porosity and the total porosity of eco-concrete, that is, the measured porosity, are similar to the theoretical porosity, so that the application of the theoretical porosity in the mixing design is justified.
다. 투수계수All. Permeability coefficient
에코콘크리트의 투수계수는 도 1의 장치를 사용하여 측정하였으며, 하기 수학식 3을 이용하여 산출하였다.Permeability coefficient of the eco concrete was measured using the apparatus of Figure 1, it was calculated using the following equation (3).
여기서, K는 투수계수(cm/s)이며, H는 공시체의 높이(cm), Q는 시각 t1에서 t2까지 월류량(㎤), h는 수위차(cm)이다. 그리고 t2-t1은 측정시간(sec)이고, A는 공시체의 단면적(㎠)이다.Where K is the permeability coefficient (cm / s), H is the height of the specimen (cm), Q is the amount of overflow (cm 3) from time t 1 to t 2 , and h is the water level difference (cm). And t 2 -t 1 is the measurement time (sec), and A is the cross-sectional area (cm 2) of the specimen.
이론공극율 20%에서 골재크기 5 ∼ 9 mm (비교예 1), 9 ∼ 13 mm (비교예 3), 19 ∼ 25 mm (비교예 5), 5 ∼ 9 mm (실시예 1), 9 ∼ 25 mm (실시예 3)로 제작한 에코콘크리트 각각의 투수계수는 1.92, 1.98, 1.95, 2.03, 2.12 cm/sec이고, 30%에서의 투수계수는 각각 2.16(비교예 2), 2.2(비교예 4)8, 2.31(비교예 6), 2.37(실시예 2), 2.41(실시예 4) cm/sec로 측정되었다. Aggregate size 5 to 9 mm (Comparative Example 1), 9 to 13 mm (Comparative Example 3), 19 to 25 mm (Comparative Example 5), 5 to 9 mm (Example 1), 9 to 25 at the theoretical porosity of 20% The permeability coefficients of the ecoconcrete manufactured in mm (Example 3) were 1.92, 1.98, 1.95, 2.03, 2.12 cm / sec, and the permeability coefficients at 30% were 2.16 (Comparative Example 2) and 2.2 (Comparative Example 4). 8), 2.31 (comparative example 6), 2.37 (example 2), and 2.41 (example 4) cm / sec.
도 5에서 보는 바와 같이, 이론공극율 30%로 제작한 에코콘크리트의 경우, 20%로 제작한 에코콘크리트에 비해 투수계수는 평균 13%이상 크게 조사되었고, 재생골재로 제작한 에코콘크리트의 투수계수는 천연골재로 제작한 에코콘크리트에 비해 평균 0.13 cm/sec이상 높은 것으로 조사되었다. 또한 투수계수의 변화는 연속공극율 및 전공극율의 경우와 유사한 경향을 나타내고 있어 에코콘크리트의 투수계수 또한 공극율에 의해 좌우된다고 볼 수 있다.As shown in Figure 5, in the case of eco-concrete produced with a theoretical porosity of 30%, the permeability coefficient was more than 13% larger than the eco-concrete produced at 20%, the permeability coefficient of the eco-concrete made of recycled aggregate It was found to be 0.13 cm / sec or more higher than the average of eco concrete made from natural aggregate. In addition, the change in permeability coefficient shows a similar tendency to the case of continuous porosity and total porosity, so the permeability coefficient of eco concrete also depends on the porosity.
상기에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 에코콘크리트 전부가 다공성콘크리트의 투수계수 규정치인 0.1 cm/s를 이상을 상회하는 것으로 조사되어, 투수성블록 및 자연정화공법의 접촉여재로 사용이 가능함을 알 수 있다.As seen above, all of the eco-concrete manufactured in accordance with the present invention was found to exceed 0.1 cm / s, which is the permeability coefficient of porous concrete, to be used as a contact medium for a permeable block and a natural purification method. Able to know.
생물의 서식처에 관계하는 에코콘크리트의 물성으로는 공극형상(공극경, 깊이), 공극율, 공극분포 등의 공극특성, 요철성, 흡습성, 흡착특성 등의 표면특성, 성분, 용해성, 색, pH 등의 재료특성을 생각할 수 있다.The properties of the eco-concrete related to the habitat of the organism include pore characteristics such as pore shape (pore diameter, depth), porosity, pore distribution, surface characteristics such as irregularities, hygroscopicity, adsorption characteristics, components, solubility, color, pH, etc. The material properties of the can be considered.
에코콘크리트가 설치된 환경조건도 수질정화성능을 좌우한다. 그러나, 에코콘크리트는 산소의존성·명암조건·건습조건 등에 대하여 다양한 환경조건을 만들어 낼 수 있다. 물과 직접 접촉하는 콘크리트표면에는 용존산소가 충분히 존재하여 호기적 환경이더라도 생물막이 성장한 공극 내에서는 미호기나 혐기적 환경이 되는 것을 예상할 수 있고, 호기성 미생물과 혐기성 미생물 각각의 대사분해에 의한 정화작용을 기대할 수 있다. 빛이 닿는 요철의 어떤 표면에서는 독립 영양형태의 조류가 우점하는데, 빛이 없는 조건이 되면 공극 내에서 조류는 생육할 수 없게 된다. 또한, 수면이 저하하여 콘크리트 표면이 건조하여도 공극내부에는 미세한 보수성에 의해 습윤 상태를 유지할 수 있다. 이처럼 에코콘크리트는 설치주변 환경보다도 매우 다양한 환경조건을 가질 수 있다.The environmental conditions in which eco-concrete is installed also influence the water purification performance. However, eco-concrete can produce various environmental conditions with respect to oxygen dependence, light and dark conditions and wet and dry conditions. In the concrete surface that is in direct contact with water, there is sufficient dissolved oxygen, so even in an aerobic environment, it can be expected to be an aerobic or anaerobic environment in the space where the biofilm grows, and purifying by metabolic decomposition of each of the aerobic and anaerobic microorganisms. You can expect. On some surfaces of the uneven surface where light strikes, free-standing algae predominate. Under conditions of no light, algae cannot grow within the voids. In addition, even when the surface of the water is lowered and the concrete surface is dried, it is possible to maintain a wet state due to fine water retention in the voids. As such, eco-concrete can have a much wider range of environmental conditions than the surrounding environment.
다음은, 상기 실시예에서 제조된 에코콘크리트의 부착특성, 유기물 제거효율 및 시간에 따른 에코콘크리트의 투수성능 실험을 통해 수질정화용 재료로의 적용 가능성을 검증하였다. Next, the applicability of the eco-concrete prepared in the above embodiment, the organic matter removal efficiency and the water permeability performance test of the eco-concrete with time to verify the applicability to the water purification material.
<실험예 2: 부착특성>Experimental Example 2: Adhesion Characteristics
가. 비표면적end. Specific surface area
본 실험의 방법은 일정한 크기(φ10×5 cm)의 에코콘크리트를 오염정도가 심한 하천에 침지시킨 다음, 하천에서 미생물의 포화시점인 12일 경과 후, 에코콘크리트를 회수하였고, 현장에서 콘크리트표면에 부착된 부착물을 탈리시켜 용기에 보관하였다.The method of this experiment was to immerse eco-concrete of constant size (φ10 × 5 cm) in a river with high pollution degree, and then recover the eco-concrete after 12 days of saturation of microorganisms in the river, The attached deposit was detached and stored in the container.
보관된 부착물과 에코콘크리트를 증류수 1 ℓ로 희석시킨 후 초음파세척기로 일정시간 밀도를 0.12 W/ml로 유지하면서 1시간 동안 초음파를 조사했다. 초음파 조사 후, 에코콘크리트 내외부에 부착되었다가 탈리된 부착물을 균질기를 이용하여 부착물을 전부 균질하게 시킨 후, 2 ℓ로 만든 다음 부착 미생물의 생체량을 SS, VSS, Chl-a로 측정하였으며, 분석방법은 환경오염공정시험법 및 표준방법 (1996)에 제시된 시험법에 따라 분석하였다.After diluting the stored deposits and eco-concrete with 1 L of distilled water, ultrasonic waves were irradiated for 1 hour while maintaining the density at a constant time of 0.12 W / ml with an ultrasonic cleaner. After ultrasonic irradiation, the adherents attached to the inside and outside of the ecoconcrete were homogenized by using a homogenizer, and then made into 2 L, and the biomass of the attached microorganisms was measured by SS, VSS and Chl-a. Was analyzed according to the test method proposed in the Environmental Pollution Process Test and Standard Method (1996).
산출된 에코콘크리트의 중량과 골재 각각의 비중 및 이론공극율을 이용, 다음의 수학식 4, 5를 이용하여 에코콘크리트 각각의 비표면적을 산정하였다. The specific surface area of each of the eco-concrete was calculated using the following equations 4 and 5, using the calculated weight of the eco-concrete, specific gravity and theoretical porosity of each aggregate.
A : 입자들의 총면적, N : 시료내 입자수, sp : 한개 입자의 표면적A: total area of particles, N: number of particles in sample, sp: surface area of one particle
ρp : 입자들의 밀도, m : 시료의 총질량, Dp : 입자들의 지름, ρp: density of particles, m: total mass of sample, Dp: diameter of particles,
vr : 공극율, φs : 구형도 (완전구형이라고 가정, 즉 φs=1)vr: porosity, φs: sphericity (assuming full sphere, ie φs = 1)
크기가 φ10×20 cm인 에코콘크리트의 중량과 골재 각각의 비중을 이용하여 에코콘크리트 각각의 비표면적을 산정한 결과 이론공극율 20%에서 골재크기 5 ∼ 9 mm (비교예 1), 9 ∼ 13 mm (비교예 3), 19 ∼ 25 mm (비교예 5), 5 ∼ 9 mm (실시예 1), 9 ∼ 25 mm (실시예 3)로 제작한 에코콘크리트 각각의 값은 1,078, 685, 342, 1,079, 442 cm2이고, 공극율 30%에서는 991(비교예 2), 598(비교예 4), 311(비교예 6), 942(실시예 2), 387(실시예 4) ㎠로 조사되어 에코콘크리트의 비표면적은 골재의 입도에 영향을 받는 것으로 나타났다.As a result of calculating the specific surface area of each ecoconcrete using the weight of the ecoconcrete having the size of φ10 × 20 cm and the specific gravity of each aggregate, the aggregate size was 5 to 9 mm (Comparative Example 1) at 9% of theoretical porosity (Comparative Example 1), and 9 to 13 mm. (Comparative Example 3), 19 to 25 mm (Comparative Example 5), 5 to 9 mm (Example 1), 9 to 25 mm (Example 3), each of the eco-concrete produced values of 1,078, 685, 342, 1,079, 442 cm2, and at 30% porosity, it was irradiated with 991 (Comparative Example 2), 598 (Comparative Example 4), 311 (Comparative Example 6), 942 (Example 2), 387 (Example 4) ㎠ and eco-concrete The specific surface area of was influenced by the particle size of the aggregate.
나. 부착미생물 추정I. Microbial Estimation
에코콘크리트의 골재크기 및 공극율에 따른 부착성 미생물 군집량을 추정하기 위한 조사기간 동안 에코콘크리트 설치지점의 하천수 평균 수온 22.5℃, 유속 0.15 m/sec, pH 7.4, EC 453 ㎲/cm, SS 28 mg/L, VSS 22 mg/L로 조사되었다.During the investigation period to estimate the adherent microbial population according to the aggregate size and porosity of eco-concrete, the average water temperature of river water at the installation site of eco-concrete was 22.5 ℃, flow rate 0.15 m / sec, pH 7.4, EC 453 ㎲ / cm, SS 28 mg / L, VSS 22 mg / L.
실험에 이용한 모든 에코콘크리트는 제작된 에코콘크리트를 절단기로 4등분하여 사용하였고, 크기는 직경 10 cm, 높이 5 cm이다. All the eco-concrete used in the experiment was used by dividing the produced eco-concrete into 4 parts by cutting machine, and the size was 10 cm in diameter and 5 cm in height.
이론공극율 20%에서 골재크기 5 ∼ 9 mm (비교예 1), 9 ∼ 13 mm (비교예 3), 19 ∼ 25 mm (비교예 5), 5 ∼ 9 mm (실시예 1), 9 ∼ 25 mm (실시예 3)로 제작한 에코콘크리트 각각의 SS는 211.5, 315.3, 766.1, 116.2, 543.0 mg/㎠, VSS 는 87.2, 175.2, 210.5, 48.7, 235.3 mg/cm2, Chl-a는 348, 949, 1,445, 272, 1136 ㎍/㎠로 조사되어, 동일한 이론공극율에서의 단위면적당 미생물량은 골재크기가 클수록 부착미생물량이 많이 부착된 것으로 조사되었다.Aggregate size 5 to 9 mm (Comparative Example 1), 9 to 13 mm (Comparative Example 3), 19 to 25 mm (Comparative Example 5), 5 to 9 mm (Example 1), 9 to 25 at the theoretical porosity of 20% SS of each ecoconcrete manufactured in mm (Example 3) is 211.5, 315.3, 766.1, 116.2, 543.0 mg / cm 2, VSS is 87.2, 175.2, 210.5, 48.7, 235.3 mg / cm 2, and Chl-a is 348, 949 , 1,445, 272, 1136 ㎍ / ㎠, the amount of microorganisms per unit area at the same theoretical porosity was determined that the larger the amount of aggregate microorganisms attached.
또한, 에코콘크리트의 부착성 미생물량을 추정한 결과, 이론공극율 20%로 제작한 블록이 30%로 제작한 블록보다 단위면적당 부착량이 1.5배 정도 높은 것으로 나타났는데(도 6 참조), 이는 에코콘크리트의 내부까지 미생물막이 충분히 형성되지 못한 이유와 더불어 이론공극율 20%로 제작한 블록의 외부표면이 30%에 비해 균일하기 때문에 이론공극율 20%로 제작한 블록의 부착량이 높게 나타난 것으로 판단된다.In addition, as a result of estimating the amount of adherent microorganisms of eco-concrete, it was found that the amount of adhesion per unit area is 1.5 times higher than that of the block manufactured at 30% of the theoretical porosity (see FIG. 6). In addition to the reason that the microbial membrane could not be formed sufficiently to the inside of the block, the outer surface of the block manufactured at 20% of the theoretical porosity was uniform compared to 30%.
동일한 이론공극율에서의 단위면적당 부착 생물량은 골재입도가 클수록 부착미생물량이 많이 부착된 것으로 조사되었다.At the same theoretical porosity, the larger the aggregate particle size, the larger the amount of attached microorganisms.
<실험예 3: 유기물제거효율>Experimental Example 3: Organic Matter Removal Efficiency
에코콘크리트의 종류에 따른 유기물제거 효율을 조사하기 위하여 실시예에서 제조한 에코콘크리트를 하천에 침지시켜 에코콘크리트 내·외부에 미생물을 부착시킨 후, 실험실로 옮긴 후 배치실험을 하였다. In order to investigate the organic matter removal efficiency according to the type of eco-concrete, the eco-concrete prepared in Example was immersed in a river, and microorganisms were attached to the inside and outside of the eco-concrete, and then transferred to a laboratory and subjected to batch experiments.
초기 유입수 유기물 농도는 30 mg/L(DOC 농도)로 수돗물과 글루코스를 사용하여 조제하였고, pH(7.2 ∼ 8.4), 수온(18 ∼ 20 ℃)을 동일한 조건으로 유지하면서 일정시간 간격으로 시료를 채취하여 여과한 후, DOC(SHIMADZU : TOC-5000A)를 측정하여 에코콘크리트 10종류에 부착된 미생물 군집량에 따른 유기물제거효율을 조사하였다. 또한, 미생물이 부착된 에코콘크리트의 DO 소비량을 알아보기 위해 일정시간 간격으로 DO 미터 (YSI Model.58)를 이용하여 각 반응조의 용존산소농도를 측정하였다.The initial influent organic matter concentration was 30 mg / L (DOC concentration) and prepared using tap water and glucose. Samples were taken at regular intervals while maintaining pH (7.2 to 8.4) and water temperature (18 to 20 ° C) under the same conditions. After filtration, DOC (SHIMADZU: TOC-5000A) was measured to investigate the organic matter removal efficiency according to the amount of microorganisms attached to 10 types of eco-concrete. In addition, the dissolved oxygen concentration of each reactor was measured by using a DO meter (YSI Model.58) at regular intervals to determine the DO consumption of eco-concrete with microorganisms.
도 7은 이론공극율이 20%인 실시예 및 비교예의 유기물 농도 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing changes in organic matter concentrations of Examples and Comparative Examples having a theoretical porosity of 20%.
도 8에서 보는 바와 같이, 에코콘크리트의 유기물제거효율 결과에서는 이론공극율 20%로 제작된 블록의 경우 유기물 제거율이 81 ∼ 86%로 평균 83.4%를 이론공극율 30%로 제작된 블록의 경우 74 ∼ 81%로 평균 76.8%로 조사되었다.As shown in FIG. 8, in the case of the organic removal efficiency of eco concrete, in the case of a block manufactured with a theoretical porosity of 20%, the organic removal rate was 81 to 86%, and an average of 83.4% was 74 to 81 for a block made with a theoretical porosity of 30%. The average was 76.8%.
이론공극율 20%·골재크기 9 ∼ 13 mm의 블록의 경우, 12시간 경과 후 유기물 농도가 5.5 mg/L로 나타나 유기물 제거율 86%로 가장 높은 제거효율을 나타냈으며, 상대적으로 에코콘크리트의 부착특성에서 낮은 부착량을 나타냈던 이론공극율 30%·골재크기 5 ∼ 9 mm의 에코콘크리트는 농도 8.2 mg/L, 제거율 73 %로 가장 낮은 제거효율을 나타내었다.In the case of 20% of the theoretical porosity and 9 ~ 13 mm of aggregate size, organic matter concentration was 5.5 mg / L after 12 hours, showing the highest removal efficiency with 86% of organic matter removal rate. The eco-concrete with 30% of theoretical porosity and 5-9 mm of aggregate size showed low adhesion, and showed the lowest removal efficiency with concentration of 8.2 mg / L and removal rate of 73%.
이론공극율 20%와 30%로 제작된 에코콘크리트블록 전부가 약간의 작은 차이는 있지만 전체적으로 12시간이 경과한 시점에서 최저의 유기물 농도를 나타내었고, 부착량이 많은 에코콘크리트의 경우 초기에 제거되는 유기물량이 높지만, 부착량이 적은 에코콘크리트의 경우는 서서히 제거되는 경향을 보였다.All of the eco-concrete blocks produced at the theoretical porosity of 20% and 30% showed the smallest difference, but overall showed the lowest concentration of organic matter after 12 hours.In the case of eco-concrete with high adhesion, the amount of organic matter removed initially In the case of ECO concrete having a high adhesion amount but a small amount of adhesion, it tended to be gradually removed.
이론공극율 20%, 30%로 제작한 에코콘크리트의 경우 6시간 후 각각 평균 56.3%, 50.8%의 DO 소비량을 보였고, 5 ∼ 9 mm의 천연골재를 이용한 이론공극율 20 %로 제작한 에코콘크리트는 14시간 경과 후, 최저 DO 소비 농도는 3.88 mg/L로 조사되었지만, 9 ∼ 13 mm, 19 ∼ 25 mm 천연골재 및 5 ∼ 9 mm, 9 ∼ 25 mm 재생골재로 제작한 에코콘크리트는 16시간 경과 후 각각 3.56 mg/L, 3.80 mg/L, 4.32 mg/L, 3.79 mg/L로 조사되었다(도 9a 및 도 9b 참조).The ecoconcrete produced at 20% and 30% of the theoretical porosity showed an average DO consumption of 56.3% and 50.8% after 6 hours, respectively, and the eco-concrete manufactured to 20% of the theoretical porosity using 5 to 9 mm of natural aggregate was 14 After a period of time, the lowest DO consumption concentration was 3.88 mg / L, but ecoconcrete made from 9 to 13 mm, 19 to 25 mm natural aggregate, and 5 to 9 mm and 9 to 25 mm recycled aggregate was found after 16 hours. 3.56 mg / L, 3.80 mg / L, 4.32 mg / L, 3.79 mg / L, respectively (see FIGS. 9A and 9B).
동일한 크기의 골재에서 이론공극율 20%와 30%에서의 DO 감소량을 비교한 결과, 이론공극율 30%가 20%에 비해 평균 9.5% 정도 낮게 나타났다.Comparison of DO reduction at 20% and 30% of the theoretical porosity of aggregates of the same size showed that the theoretical porosity of 30% was 9.5% lower than the average of 20%.
<실험예 4: 투수계수 변화>Experimental Example 4: Permeability Change
에코콘크리트의 골재크기 및 공극율에 따른 투수성능을 조사하기 위한 기간 동안의 에코콘크리트블록 설치지점의 하천수 성상은 평균 수온 21℃, 유속 0.17 m/sec, pH 7.2, EC 401 ㎲/cm, SS 30 mg/L, VSS 22 mg/L로 조사되었다. During the period for investigating the permeability performance according to the aggregate size and porosity of the eco concrete, the stream water characteristics of the eco concrete block installation site were average water temperature 21 ℃, flow rate 0.17 m / sec, pH 7.2, EC 401 ㎲ / cm, SS 30 mg / L, VSS 22 mg / L.
시간에 따른 에코콘크리트블록의 투수계수 변화를 알아본 결과에 따르면,이론공극율 20% 천연골재로 제작한 에코콘크리트블록의 경우 감소율이 0.250 ∼ 0.425로 나타났고, 30%의 경우 0.175 ∼ 0.355의 감소율을 보였다. 또한, 재생골재의 경우 20%에서 골재크기 5 ∼ 9 mm 는 0.425, 9 ∼ 25 mm는 0.325의 감소율을 보였으며, 이론공극율 30%에서는 각각 0.400과 0.175로 나타났다.According to the results of permeation coefficient change of eco concrete block with time, the reduction ratio of eco concrete block made from 20% natural porosity was 0.250 ~ 0.425, and 30% of 0.175 ~ 0.355 Seemed. In the case of recycled aggregate, the reduction of aggregate size 5 ~ 9 mm was 0.425 and 9-25 mm was 0.325, and the theoretical porosity 30% was 0.400 and 0.175, respectively.
이론공극율 20%가 이론공극율 30%에 비해 현저히 투수계수가 감소한 것으로 조사되었으며, 이는 공극율이 작은 것이 큰 것에 비해서 막힘 현상이 더 현저하게 일어나기 때문인 것으로 사료된다. The permeability coefficient of 20% of the theoretical porosity was significantly reduced compared to the 30% of the theoretical porosity. The reason is that the smaller the porosity, the larger the clogging phenomenon.
또한, 동일 공극율에 있어서 골재크기가 큰 것이 작은 것에 비해 감소율이 작게 조사 되었는데, 이는 동일 공극율이라도 골재입도가 크면 에코콘크리트 내부에 형성되는 공극의 크기가 커지기 때문에 골재입도가 작은 것에 비해 투수성이 더 좋게 나타난 것으로 판단된다.In addition, in the same porosity, the decrease in the size of the aggregate is small compared to the smaller one, the larger the size of the aggregate even at the same porosity, the larger the size of the pores formed inside the eco-concrete, the greater the permeability than the smaller aggregate size It appears to be good.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트는, 이론공극율을 적용하고, 재생골재를 특정 입도 범위로 사용함으로써 고투수계수를 가지고, 동시에 충분한 강도를 유지하여 수질정화용 콘크리트로서 사용할 수 있다.As described above, the environmentally friendly concrete for water purification using the recycled aggregate of the present invention has a high permeability coefficient by applying theoretical porosity and using the recycled aggregate in a specific particle size range, and at the same time maintaining sufficient strength for water purification. It can be used as concrete.
또한, 본 발명의 재생골재를 이용한 수질정화용 환경친화적인 콘크리트는, 폐콘크리트의 처분문제, 재건설시 필요한 자원경감 등에 유용하다. 즉, 본 발명은 콘크리트의 리싸이클화를 통하여 자원사용량 및 자원의 채취, 정제, 가공, 사용시 필요한 에너지양과 지구환경에 주는 부하가 작은 에코콘크리트를 제조할 수 있어 환경친화적이고, 경제적이다.In addition, environmentally friendly concrete for water purification using recycled aggregates of the present invention is useful for disposal of waste concrete, resource reduction required for reconstruction, and the like. That is, the present invention can be eco-friendly and economical by recycling the concrete can be used to produce the eco-concrete with a small amount of energy used in the collection, purification, processing and use of resources and resources, and load on the global environment.
도 1a는 천연골재를 사용하여 제조된 일반 콘크리트의 내부 구조를 도시한 것이다. Figure 1a shows the internal structure of the general concrete produced using natural aggregate.
도 1b는 본 발명에 따라 제조된 환경친화적인 콘크리트의 내부 구조를 도시한 것이다.Figure 1b shows the internal structure of environmentally friendly concrete produced according to the present invention.
도 2는 본 발명에서 투수계수를 측정하기 위하여 사용되는 장치를 도시한 것이다. 2 shows an apparatus used for measuring the permeability coefficient in the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예의 이론공극율에 따른 단위용적중량을 도시한 것이다. Figure 3 shows the unit volume weight according to the theoretical porosity of the Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 각각 제조된 콘크리트에 중화처리를 한 경우와 하지 않은 경우의 pH 변화를 측정한 그래프이다.4A and 4B are graphs illustrating changes in pH when neutralized treatment is performed on manufactured concrete, respectively.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예의 투수계수를 도시한 것이다. Figure 5 shows the permeability coefficient of the Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 6은 이론공극율이 30%인 실시예 및 비교예의 부착미생물량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the amount of adherent microorganisms in Examples and Comparative Examples having a theoretical porosity of 30%.
도 7은 이론공극율이 20%인 실시예 및 비교예의 유기물 농도 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing changes in organic matter concentrations of Examples and Comparative Examples having a theoretical porosity of 20%.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예의 유기물 제거 효율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the organic matter removal efficiency of the Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 용존산소 감소를 나타낸 그래프이다.9A and 9B are graphs showing decreases in dissolved oxygen of the Examples and Comparative Examples of the present invention, respectively.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
C.S : 천연골재 R.A : 재생골재C.S: Natural Aggregate R.A: Recycled Aggregate
T.V.R : 이론공극율T.V.R: Theoretical Porosity
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10236531A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-08 | Canon Inc | Packing device |
| KR20000014508A (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-15 | 김선배 | Concrete block for enabling plant growing |
| KR20010069443A (en) * | 2001-03-23 | 2001-07-25 | 박승범 | Manufacturing Methods of Water Purification Concrete Utilizing Industrial By-Products |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100404628B1 (en) * | 1995-10-03 | 2004-03-26 | 노리히꼬 히라노 | Concrete products for recording promotion |
| JPH10236531A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-08 | Canon Inc | Packing device |
| KR20000014508A (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-15 | 김선배 | Concrete block for enabling plant growing |
| KR20010069443A (en) * | 2001-03-23 | 2001-07-25 | 박승범 | Manufacturing Methods of Water Purification Concrete Utilizing Industrial By-Products |
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