KR101120062B1 - Geopolymeric concrete using recycled aggregate from waste of construction and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 지오폴리머 분말 100 중량부에 대하여 순환골재 90 중량부~220 중량부, 모래 100 중량부~150 중량부를 혼합한 다음 액상의 활성화제를 30 중량부~70 중량부를 투입하여 다시 혼합한 후 성형 및 양생하는 것으로 구성된다. 순환골재의 사용에 관하여, 지오폴리머 기술을 적용하여 순환골재 콘크리트를 제조할 경우, 압축강도가 매우 우수한 콘크리트가 얻어짐을 확인하였다. 순환골재와 부순골재를 혼합하여 사용할 경우, 시멘트와 부순골재를 이용하여 제조된 콘크리트의 압축강도 33.7MPa과 유사한 압축강도인 32.5~36.0MPa 범위를 갖는 공시체 제조가 가능하였다. The present invention relates to a geopolymer concrete using a building waste recycling aggregate and its manufacturing method, the manufacturing method of the present invention is 90 parts by weight to 220 parts by weight, 100 parts by weight to 150 parts by weight of sand based on 100 parts by weight of geopolymer powder After mixing the parts by weight, 30 parts by weight to 70 parts by weight of the liquid activator is mixed by mixing and forming and curing. Regarding the use of recycled aggregates, it was confirmed that when the recycled aggregate concrete was manufactured by applying the geopolymer technology, concrete having excellent compressive strength was obtained. When mixed recycled aggregate and crushed aggregate were used, it was possible to prepare specimens with compressive strength of 32.5 ~ 36.0MPa which is similar to compressive strength of 33.7MPa of concrete manufactured using cement and crushed aggregate.

콘크리트, 순환골재, 지오폴리머, 압축강도 Concrete, Recycled Aggregate, Geopolymer, Compressive Strength

Description

건축물 폐재의 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법{Geopolymeric concrete using recycled aggregate from waste of construction and manufacturing method thereof}Geopolymeric concrete using recycled aggregate from waste of construction and manufacturing method

본 발명은 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 압축강도가 향상된 지올리머 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geopolymer concrete and a method of manufacturing the same using building waste recycling aggregates, and more particularly, to a geopolymer concrete and a method of manufacturing the improved compressive strength.

현재 인류는 성장을 전재로 하여 구축되어 온 사회가, 지속가능한 사회로의 그 방향을 크게 변화하여, 종래의 SCRAP & BUILD로부터 재활용 등 환경부하를 고려한 방법으로의 변혁이 진행되고 있다. At present, the society that has been built with growth as a whole has greatly changed its direction toward a sustainable society, and is changing from a conventional SCRAP & BUILD to a method that considers environmental loads such as recycling.

그러나 고도 성장기에 건설된 사회자본이 갱신기를 맞이하면서, 콘크리트 폐재를 비롯하여 건설폐기물의 급격한 증가가 예상되고 있다. 콘크리트 폐재는 현재 재활용이 많이 되고 있지만, 현재의 재활용 기술로 얻어지는 콘크리트 제품은 그 강도가 너무 낮기 때문에 실제 현장이나 생산 공장에서는 순환골재의 사용을 기피하고 있으며, 현재는 주로 도로공사현장 등의 기반재료 정도로 사용하는데 그치고 있는 실정이다. However, as social capital constructed during the high growth period is facing renewal, a sharp increase in construction waste, including concrete waste, is expected. Although concrete waste materials are currently being recycled a lot, concrete products obtained by current recycling technologies are so low in strength that they are avoiding the use of recycled aggregates in actual sites and production plants. It is the situation that is only to use.

콘크리트 폐재를 재생콘크리트로서 사용하는 것은 이전에 많은 검토가 있었지만, 원골재에 부착하고 있는 경화 시멘트 분의 영향에 의해 순환골재는 천연골재와 비교하여 흡수율이 높고, 순환골재를 이용한 재생 콘크리트는 품질적으로 떨어진다. 그러나 최근 원골재를 부수어 생산하는 고품질 순환골재 제조기술이 개발되어, 천연골재와 손색이 없는 순환골재가 제조 가능한 것으로 보고되고 있다. The use of concrete waste ash as recycled concrete has been reviewed before, but due to the influence of hardened cement powder attached to raw aggregate, recycled aggregate has higher absorption rate than natural aggregate, and recycled concrete using recycled aggregate has high quality. Falls into. However, recently, high-quality recycled aggregate manufacturing technology has been developed that breaks down raw aggregates, and it is reported that natural aggregates and recycled aggregates can be produced without comparable characteristics.

일본의 한 연구진은 「건축계 폐기물의 재이용 기술에 관한 연구」를 보고서를 통하여 고품질 재생 세골재의 제조기술 및 재생콘크리트 의 검토를 진행한 바 있다. 또한 국내에서도 많은 연구진에 의해서 순환골재에 관한 실험을 진행한 사례들이 보고되고 있으며, 이중에서 순환골재를 새로운 약품 등으로 재처리하여 순환골재의 강도를 향상시켜 현장에서 일반 골재에 준하는 강도를 발현할 수 있는 순환골재 생산업체도 등장하였다. 그러나 이러한 기술들은 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.A research team in Japan conducted a study on the technology to recycle high-quality recycled fine aggregates through a report on Research on Recycling Technology of Construction Wastes. In addition, many researchers in Korea have been reported to conduct experiments on circulating aggregates, and among them, reprocessing circulating aggregates with new chemicals to improve the strength of circulating aggregates and to express strength comparable to general aggregates in the field. There was also a recycling aggregate producer. However, these technologies have a problem that the manufacturing cost increases.

본 발명은 콘크리트 폐재의 순환골재(이하, “순환골재”로 칭함)를 재활용하되, 앞의 설명에서와 같은 전처리가 배제되었으며, 산출되는 원료 그대로를 사용하거나 물 등으로 1차 세척하는 정도로 재처리하여 콘크리트 원료로 사용할 수 있도록 하는 것으로 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 얻어진 콘크리트의 강도, 특히 초기강도가 우수한 콘크리트를 제공하는 것이다. 본 발명은 제조원가가 저렴한 재생 콘크리트를 제공하는 것이다.The present invention recycles the recycled aggregate (hereinafter referred to as "circulation aggregate") of the concrete waste material, but pretreatment as described in the above description was excluded, reprocessing to the extent that the raw material is used as it is or washed first with water or the like. It is intended to be used as a raw material for concrete. Another object of the present invention is to provide concrete having excellent strength, in particular, initial strength. The present invention is to provide a recycled concrete with a low manufacturing cost.

본 발명의 제조방법은 지오폴리머 분말 100 중량부에 대하여 순환골재 90 중량부~220 중량부, 모래 100 중량부~150 중량부를 혼합한 다음 액상의 활성화제를 30 중량부~70 중량부를 투입하여 다시 혼합한 후 성형 및 양생하는 것으로 구성된다. 필요한 경우 부순골재 1 중량부 ~ 130 중량부가 추가 투입될 수 있다.The manufacturing method of the present invention is mixed with 90 parts by weight to 220 parts by weight of circulating aggregate , 100 parts by weight to 150 parts by weight of sand based on 100 parts by weight of geopolymer powder, and then 30 parts by weight to 70 parts by weight of a liquid activator is added again. It consists of molding and curing after mixing. If necessary, 1 part by weight to 130 parts by weight of crushed aggregate may be added.

본 발명의 콘크리트는 지오폴리머 분말 100중량부에 대하여 순환골재 90~220 중량부, 모래 100중량부 및 액상의 활성화제 30~70 중량부로 구성된다. 필요한 경우 부순골재 1~130 중량부가 추가될 수 있다.Concrete of the present invention is composed of 90 to 220 parts by weight of circulating aggregate, 100 parts by weight of sand and 30 to 70 parts by weight of liquid activator with respect to 100 parts by weight of geopolymer powder. If necessary, 1 to 130 parts by weight of crushed aggregate may be added.

지오폴리머 기술은 현재 국내외적으로 저탄소 기술의 대표적인 기술로 기대되고 있다. 지오폴리머 기술은 시멘트 생산 시 발생되는 CO2가스를 80%까지 줄이는 것이 가능하며, 시멘트 1톤 생산에 CO2 가스의 발생량은 약 1톤으로 에너지소비를 통해 발생되는 이산화탄소 약 500kg과 석회석 사용으로 500kg 정도가 발생되는 것으로 추산된다. 이러한 막대한 양의 이산화탄소를 발생하는 시멘트 산업은 세계 온실가스 배출의 7~8% 정도에 해당되며, 우리나라의 시멘트 생산량은 세계 5위 수준으로 5,400만 톤에 이른다. 우리나라는 연간 약 5000만톤의 이산화탄소를 시멘트 산업이 배출하고 있다. 이러한 시멘트 생산에 따른 이산화탄소의 발생은 탄소규제 대상에 해당되며, 정부는 이를 해결하기 위해 막대한 양의 온실가스 비용을 지불해야만 하는 실정에 있다. Geopolymer technology is expected to be a representative technology of low carbon technology at home and abroad. Geopolymer technology can reduce the CO 2 gas generated in cement production by 80%, and the amount of CO 2 gas generated in one ton of cement is about 1 ton, about 500kg of carbon dioxide generated by energy consumption and 500kg by using limestone. It is estimated that the degree is generated. The cement industry, which generates such a large amount of carbon dioxide, accounts for about 7-8% of global greenhouse gas emissions, and Korea's cement production ranks 5th in the world, reaching 54 million tons. Korea produces about 50 million tons of carbon dioxide annually by the cement industry. The generation of carbon dioxide caused by cement production is subject to carbon regulation, and the government has to pay a huge amount of greenhouse gas costs to solve it.

본 발명에서 사용되는 지오폴리머 분말은 산화규소, 산화알루미늄, 산화칼슘을 주성분으로 하는 20㎛의 평균입자크기를 갖는 입자로 구성된다. 지오폴리머 분말은 고로 슬래그 : 플라이 애시: 비정질 실리카(Nippon aerosil 300)의 중량 비율이 10 : 89 : 1~ 50 : 45 : 5의 범위로 구성된 혼합 분말이다. 고로슬래그의 사용범위는 50 중량 % 이하로 한정된다. 이는 고로슬래그 내에 존재하는 다량의 CaO 성분이 고알칼리하에 노출되면 다량의 Ca 이온이 용출되며, 용출된 Ca 이온들은 일부 지오폴리머 반응에 참여하지만 일부 이온들은 성형체 내에 존재하다가 수분 등에 의해서 표면으로 이동하고 결과적으로 표면에 CaCO3라는 물질로 전이되기 때문이다. The geopolymer powder to be used in the present invention is composed of particles having an average particle size of 20 µm mainly composed of silicon oxide, aluminum oxide, and calcium oxide. The geopolymer powder is a mixed powder composed of blast furnace slag: fly ash: amorphous silica (Nippon aerosil 300) in a weight ratio of 10: 89: 1 to 50: 45: 5. The use range of blast furnace slag is limited to 50% by weight or less. This is because when a large amount of CaO component present in the blast furnace slag is exposed to high alkali, a large amount of Ca ions are eluted. The eluted Ca ions participate in some geopolymer reactions, but some ions are present in the molded body and then migrate to the surface by moisture. As a result, the surface is transferred to a material called CaCO 3 .

이 CaCO3는 백화현상의 주요한 물질이 되고 있기 때문에 백화에 의한 제품의 내구성 저하 피해를 최소화 하고, 크랙이나 강도저하 등의 제품의 내구성 훼손을 감소시키기 위한 것이다. 고로 슬래그의 사용량이 상기 범위보다 클 경우에는 압축강도 발현이 용이하나 장기강도가 하락하게 된다. 이것은 고로슬래그의 급결성에 기인한 것으로 표면은 급결 되어서 단단한데 내부는 아직 미반응 된 물질이 남아 있다가 장기간에 걸쳐서 반응하게 되면 지오폴리머 반응의 특성인 탈수로 인해 내부에서 표면으로 수분이동을 통하여 크랙이 발생되게 된다. 고로슬래그의 첨가량이 설정된 범위 이하로 첨가되면 플라이 애시와 비정질 실리카에 의존해야 하기 때문에 반응성을 높이기 위해 양생온도를 100℃이상으로 상승시켜야 설정된 범위로 제 조된 제품과 유사한 압축강도를 발현하는 문제가 있다. Since CaCO 3 is the main material of bleaching, it is intended to minimize the damage of durability of the product caused by bleaching and to reduce the durability damage of the product such as crack or strength reduction. If the use amount of blast furnace slag is larger than the above range, the compressive strength is easily expressed, but the long-term strength is lowered. This is due to the rapidity of blast furnace slag. The surface is hardened due to the quenching of the blast furnace slag. However, if the unreacted substance remains inside and reacts for a long time, it moves through water from the inside to the surface due to dehydration which is a characteristic of geopolymer reaction. Cracks will be generated. If the amount of blast furnace slag is added below the set range, it has to rely on fly ash and amorphous silica. Therefore, the curing temperature must be raised to 100 ℃ or higher to increase reactivity. .

또한 플라이 애시의 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 크랙 발생 및 유동성 결여 및 급결 등의 문제는 발생하지 않으나, 반응성이 낮아서 약한 압축강도를 나타내게 된다. In addition, when the amount of fly ash used exceeds the above range, there are no problems such as crack generation, lack of fluidity, and sudden dropping, but low reactivity results in weak compressive strength.

또한 비정질실리카는 지오폴리머 기재를 구성하는 SiO2의 주성분을 포함하고 있고, SiO2의 함유량이 99 중량% 이상이며, 고농도의 NaOH나 KOH에 노출되면 100 중량% 용해하는 특성이 있는 물질이다. 이 비정질 실리카는 구형의 입자로 구성되며, 플라이 애시와 고로슬래그 사이에서 충진성을 향상시키는 역할로 작용한다. 이 비정질 실리카는 보통 고무제작 등의 충진제로서 활용하고 있다. 비정질 실리카의 사용범위는 1~5%가 적당하며, 이 범위를 벗어나게 되면 제품의 압축강도가 저하하는 문제가 있다. 또 kg당 13,000원 정도로 매우 고가이기 때문에 설정된 범위를 넘게 되면 제품의 시장경쟁력이 떨어지는 문제도 있다. In addition, amorphous silica and contains the main component of SiO 2 constituting the geo-polymer substrate, the content of SiO 2 is more than 99% by weight, a material with a high concentration of the characteristics that 100% by weight soluble on exposure to NaOH or KOH. This amorphous silica is composed of spherical particles and serves to improve the filling properties between the fly ash and blast furnace slag. This amorphous silica is usually used as a filler for rubber production. The use range of amorphous silica is 1 ~ 5% is appropriate, if out of this range there is a problem that the compressive strength of the product is lowered. In addition, since it is very expensive, about 13,000 won per kg, there is a problem that the market competitiveness of the product falls if it exceeds the set range.

지오폴리머 분말의 적절한 조성비는 고로슬래그와 플라이 애시 및 비정질 실리카가 각각 37:60:3의 중량 비율로서, SiO2/Al2O3 비율이 2.3, SiO2/CaO 비율이 2.8, Al2O3/CaO의 비율 1.2를 나타내는 것이다. The suitable composition ratio of geopolymer powder is 37: 60: 3 weight ratio of blast furnace slag, fly ash and amorphous silica, respectively, SiO 2 / Al 2 O 3 ratio 2.3, SiO 2 / CaO ratio 2.8, Al 2 O 3 The ratio of / CaO is 1.2.

한편, 액상의 활성화제는 지오폴리머 분말을 자극하여 결합제 역할을 할 수 있는 비정질의 알루미노 실리케이트 겔상을 형성하기 위해 첨가된다. 액상의 조성은 일반적으로 잘 알려져 있는 NaOH와 KOH의 혼합물에 실리카가 첨가된 것이다. 보다 상세하게는 Na2O 4.9 중량%, K2O 4.0 중량%, SiO2 8.9 중량%로 구성된다. On the other hand, the liquid activator is added to form an amorphous aluminosilicate gel phase that can stimulate the geopolymer powder to act as a binder. The composition of the liquid phase is that silica is added to a well-known mixture of NaOH and KOH. More specifically, it is composed of 4.9 wt% Na 2 O, 4.0 wt% K 2 O, 8.9 wt% SiO 2 .

Na2O와 K2O의 중량 비율이 SiO2보다 높을 경우에는 원가가 지나치게 상승하게 된다. 특히 K2O의 가격은 Na2O에 비하여 3배 이상 고가이기 때문에 경제성 측면에서 어려움이 있다. 그렇다고 Na2O의 함량을 증가시키면 압축강도는 향상되지만 앞에서 서술한 바와 같이 CaCO3와 같은 백화물질인 Na2CO3를 생성시켜 미관을 해치는 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. When the weight ratio of Na 2 O and K 2 O is higher than SiO 2 , the cost is excessively increased. In particular, the price of K 2 O is more than three times higher than Na 2 O, which is difficult in economic terms. However, increasing the Na 2 O content improves the compressive strength, but as described above, it is not preferable because there is a risk of damaging the aesthetics by generating Na 2 CO 3 , a whitening material such as CaCO 3 .

게다가 백화가 나타나는 부분으로 내구성이 현저하게 약화된다. 또한 SiO2의 함량이 증가하게 되면 고강도의 성형체를 얻는 것이 가능하지만, 가격의 상승과 더불어, 경화시간이 짧아지게 되어 작업성이 어려운 문제가 있다. SiO2는 일반적으로 규산소다나 규산카리, 규산리튬, 규산리튬소다, 비정질 실리카, 나노실리카, 콜로이드 실리카, 알콕시드 실리카 등이 가능하며, 경제적 측면에서는 규산카리나 규산소다를 사용하거나 이를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 규산소다는 빠른 겔화현상을 나타내기 때문에 초기강도를 증진시키는데 유리하며, 규산카리는 상대적으로 느린 겔화현상으로 두 가지를 적절하게 혼합하여 사용하게 되면 고로슬래그의 작업성 개선이 가능하게 된다. In addition, durability is remarkably weakened to the part where whitening appears. In addition, when the content of SiO 2 is increased, it is possible to obtain a high-strength molded body, but there is a problem in that workability is difficult due to shortening of the curing time with an increase in price. SiO 2 can generally be sodium silicate, sodium silicate, lithium silicate, lithium silicate, amorphous silica, nanosilica, colloidal silica, alkoxide silica, etc. It is preferable. Sodium silicate is advantageous to increase the initial strength because it shows a rapid gelation phenomenon, and the silicate is a relatively slow gelation phenomenon, and when the two are properly mixed, the workability of the blast furnace slag can be improved.

아래의 실시예에서 사용된 원료는 순환골재와 지오폴리머 분말, 활성화제이며, 골재는 D사로부터 생산된 순환골재를 8mm이하와 이상으로 대별한 것을 사용하였고, 지오폴리머 분말은 REEM 연구소로부터 지원받은 것을 사용하였다. 또한 활성 화제는 액상으로 바인더와 골재의 성형성을 부여하기 위해서 물 대신 사용하였으며, 성상은 SiO2의 몰비와 Na2O와 K2O을 이용하여 SiO2/M2O의 몰비를 2.2~2.5로 조정한 것으로, 역시 REEM 연구소로부터 받은 것을 실시예에 적용하였다. The raw materials used in the examples below are circulating aggregates and geopolymer powders and activators, and aggregates were used to classify circulating aggregates produced by Company D at less than 8 mm and above, and geopolymer powders were supported by REEM Lab. Was used. In addition, the activating agent was used in place of water in order to give the formability of the binder and aggregate in the liquid phase, and the property is a molar ratio of SiO 2 / M 2 O using a molar ratio of SiO 2 and Na 2 O and K 2 O 2.2-2.5 It was adjusted to, and also applied to the examples received from the REEM lab.

순환골재의 재활용성에 관한 연구는 순환골재를 사용하여 제조된 공시체는 압축강도 특성(바인더의 비교, 순환골재와 부순골재의 혼합 및 단독의 비교, 순환골재의 전처리 여부에 따른 비교, 투수기능 부여), 내산성, 내동해성, 중금속 용출특성 등에 관하여 평가하였다. A study on the recycling of recycled aggregates showed that the specimens produced using recycled aggregates had the characteristics of compressive strength (compared with binders, mixed and recycled aggregates and crushed aggregates alone, compared with pretreatment of recycled aggregates, and imparting permeability). , Acid resistance, freeze resistance, and leaching characteristics of heavy metals were evaluated.

순환골재를 이용하여 지오폴리머 콘크리트를 제조하는 방법은 아래와 같은 순서로 진행하였다. The method for producing geopolymer concrete using recycled aggregate was performed in the following order.

1) 원료 및 골재의 칭량  1) Weighing of Raw Material and Aggregate

2) 칭량된 골재를 지오폴리머 분말과 혼합기를 이용하여 혼합  2) Mix the weighed aggregate using geopolymer powder and mixer

3) 혼합된 지오폴리머 분말과 모래와 순환골재를 정해진 배합조건에 따라 슬러리 제조용 믹서기내에서 혼합  3) Mix the mixed geopolymer powder, sand and circulating aggregate in the mixer for preparing slurry according to the specified mixing conditions

4) 혼합된 콘크리트 원료에 활성화제를 투입하여 믹서   4) Mixer by adding activator to mixed concrete raw materials

5) 슬러리화 된 원료는 φ100×200mm 원형몰드에서 성형  5) Slurryed raw material is molded in φ100 × 200mm round mold

6) 성형된 몰드는 제품 양생실에서 50℃에서 8시간 양생하는 것으로 완성됨  6) The molded mold is completed by curing at 50 ℃ for 8 hours in the product curing room.

순환골재의 사용에 관하여, 지오폴리머 기술을 적용하여 순환골재 콘크리트를 제조할 경우, 압축강도가 매우 우수한 콘크리트가 얻어짐을 확인하였다. 순환골재와 부순골재를 혼합하여 사용할 경우, 시멘트와 부순골재를 이용하여 제조된 콘크리트의 압축강도 33.7MPa과 유사한 압축강도인 32.5~36.0MPa 범위를 갖는 공시체 제조가 가능하였다. 순환골재를 세척하여 사용할 경우, 순환골재만을 사용하는 것으로도 38.2MPa로 매우 높은 압축강도를 얻을 수 있다. 또한 지오폴리머 기술을 적용한 순환골재 콘크리트는 시멘트 콘크리트보다 내산성이 매우 뛰어났으며, 동결융해 저항성 시험 300cycle에서도 전혀 이상 없음을 확인하였고, 중금속 용출시험결과에서도 모두 지정폐기물의 용출허용 기준치 이내의 결과를 얻을 수 있었다. 게다가 순환골재를 이용한 투수성 콘크리트 제조 역시 기존 시멘트 투수성 콘크리트 제품의 기준범위에 들어가는 것을 확인할 수가 있었다. Regarding the use of recycled aggregates, it was confirmed that when the recycled aggregate concrete was manufactured by applying the geopolymer technology, concrete having excellent compressive strength was obtained. When mixed recycled aggregate and crushed aggregate were used, it was possible to prepare specimens with compressive strength of 32.5 ~ 36.0MPa which is similar to compressive strength of 33.7MPa of concrete manufactured using cement and crushed aggregate. When circulating aggregates are used after washing, even by using only circulating aggregates, very high compressive strength can be obtained at 38.2 MPa. In addition, it was confirmed that circulating aggregate concrete using geopolymer technology was much more acid resistant than cement concrete and had no abnormality even in 300cycles of freeze-thawing resistance test. Could. In addition, permeable concrete production using recycled aggregates was also found to fall within the standard range of cement permeable concrete products.

(비교예 1~3 및 실시예 1~10) (Comparative Examples 1-3 and Examples 1-10)

도 1의 제조과정을 이용하여 표 1에 나타낸 조건으로 순환골재의 재활용성에 관한 검토를 하였다. 비교예 1?3의 조건은 시멘트를 이용한 콘크리트 제조조건으로, 순환골재와 시멘트를 이용한 콘크리트 및 부순골재와 시멘트를 이용한 콘크리트 제조조건이다. 이 실험은 순환골재만을 이용하여 콘크리트를 제조할 때 부순골재를 사용한 콘크리트에 비하여 압축강도가 얼마나 발현되는 가를 알아보기 위한 실험이다. Using the manufacturing process of Figure 1 was examined for the recyclability of the recycled aggregate under the conditions shown in Table 1. The conditions of Comparative Examples 1 to 3 are concrete manufacturing conditions using cement, and concrete manufacturing conditions using circulating aggregate and cement, and concrete using crushed aggregate and cement. This experiment is to find out how compressive strength is expressed when concrete is manufactured using recycled aggregates compared to concrete using crushed aggregates.

표 1의 실시예 1?8은 시멘트 대신에 지오폴리머 분말을 바인더로 사용하고 다른 조건들은 위의 비교예의 조건과 동일하게 진행하였다. 이 실시예는 시멘트를 이용한 콘크리트에 대한 지오폴리머를 이용하여 제조한 콘크리트의 압축강도의 비교를 위한 실험이며, 순환골재의 사용은 크기별로 순환골재 단독, 순환골재와 부순골재의 혼합조건, 부순골재 단독 이렇게 3가지 조건으로 실험을 진행하였으며, 실시예 9는 골재를 세척하여 실시예 1의 조건과 동일한 방법으로 진행하였다. Examples 1 to 8 of Table 1 use the geopolymer powder as a binder instead of cement, and the other conditions were performed in the same manner as in the comparative example above. This example is an experiment for the comparison of the compressive strength of concrete prepared by using geopolymer to concrete using cement, the use of circulating aggregate is the size of circulating aggregate alone, mixing conditions of circulating aggregate and crushed aggregate, crushed aggregate The experiment was carried out under three conditions alone, and Example 9 was carried out in the same manner as in Example 1 by washing the aggregate.

실시예 10은 순환골재의 활용성을 높이기 위한 것으로 투수성 콘크리트로의 사용가능성에 대한 것이다. 이 조건은 실시예 1의 조건과 동일하게 진행되나 모래를 사용하지 않고 그 중량 비율만큼 순환골재의 함량을 높이고, 지오폴리머 분말의 사용량도 감소시켜 공시체에 투수가 가능한 공극을 형성토록 하였다. Example 10 relates to the use of permeable concrete to increase the utilization of the recycled aggregate. This condition was carried out in the same manner as in Example 1, but the content of circulating aggregate was increased by the weight ratio without using sand, and the amount of geopolymer powder was also reduced to form permeable pores in the specimen.

표 1. 순환골재를 이용한 concrete 실험조건Table 1. Concrete test conditions using recycled aggregate

구분 시료번호 Binder 골재종류 표준사 용액 비고 순환골재 부순골재
13mm
액상 8mm이하 8mm이상 비교예1 1 OPC 929 2,065 - - 1,006 410 비교예2 2 929 - 2,065 - 1,006 350 비교예3 3 929 - - 2,065 1,006 410 실시예1 4 Geo- bond 929 2,065 - - 1,006 460 실시예2 5 929 - 2,065 - 1,006 460 실시예3 6 929 - - 2,065 1,006 460 실시예4 7 929 826 - 1,239 1,006 460 실시예5 8 929 1,239 - 826 1,006 460 실시예6 9 929 - 826 1,239 1,006 460 실시예7 10 929 - 1,239 826 1,006 460 실시예8 11 929 2,065 - - 1,006 100 360 실시예9 12 929 2,065 - - 1,006 - 450 골재세척건조 실시예10 13 1,300 5,000 - - - - 600 골재세척건조
투수형

* 실험수치들은 중량부를 나타냄
division Sample Number Binder Aggregate Type Standard yarn solution Remarks Circular aggregate Crushed Aggregate
13 mm
water Liquid 8mm or less 8mm or more Comparative Example 1 One OPC 929 2,065 - - 1,006 410 Comparative Example 2 2 929 - 2,065 - 1,006 350 Comparative Example 3 3 929 - - 2,065 1,006 410 Example 1 4 Geo- bond 929 2,065 - - 1,006 460 Example 2 5 929 - 2,065 - 1,006 460 Example 3 6 929 - - 2,065 1,006 460 Example 4 7 929 826 - 1,239 1,006 460 Example 5 8 929 1,239 - 826 1,006 460 Example 6 9 929 - 826 1,239 1,006 460 Example 7 10 929 - 1,239 826 1,006 460 Example 8 11 929 2,065 - - 1,006 100 360 Example 9 12 929 2,065 - - 1,006 - 450 Aggregate Wash Drying Example 10 13 1,300 5,000 - - - - 600 Aggregate Wash Drying
Pitcher

* Experimental values represent parts by weight

표 2. 순환골재를 이용한 concrete의 압축강도 특성Table 2. Characteristics of compressive strength of concrete using recycled aggregate

시료번호Sample Number 압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 비 고Remarks 3일3 days 7일7 days 28일28 days 1One 13.513.5 15.915.9 16.916.9 22 14.914.9 17.417.4 14.214.2 33 20.520.5 24.724.7 33.733.7 44 24.124.1 25.625.6 30.130.1 55 24.624.6 24.224.2 27.027.0 66 44.544.5 35.835.8 49.749.7 77 27.927.9 36.936.9 34.434.4 88 27.627.6 26.326.3 33.133.1 99 30.230.2 30.830.8 36.036.0 1010 27.327.3 31.431.4 32.532.5 1111 20.120.1 30.230.2 35.635.6 1212 18.618.6 24.724.7 38.238.2 1313 11.411.4 12.112.1 11.711.7

표 2는 표 1의 콘크리트 제조 조건에 따라 제조한 공시체의 압축강도 측정 결과를 나타낸 것이다. 표에서와 같이 시멘트를 이용하여 제조된 콘크리트 공시체의 압축강도는 부순골재에 비하여 순환골재를 사용한 것이 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 8mm 이하를 사용한 공시체의 압축강도의 변화는 3일에 13.3MPa에서 28일 재령에 16.9MPa로 다소 상승하고 있지만, 부순골재의 압축강도와 비교하면 50% 수준에 이르는 것을 확인할 수가 있다. 또한 8mm이상의 순환골재를 사용한 공시체의 압축강도 역시 8mm 이하를 이용한 콘크리트 공시체의 압축강도 값과 유사한 범위에 있음을 알 수가 있었고, 부순 골재만을 골재로 사용한 시멘트 콘크리트 공시체의 압축강도가 28일 재령에 33.7MPa로 일반 시멘트 콘크리트의 기준압축강도인 30MPa 이상임을 확인할 수가 있으므로 이것이 순환골재를 이용한 콘크리트 공시체의 비교용 기준 시편으로서 타당하다고 사료된다. Table 2 shows the compressive strength measurement results of the specimens prepared according to the concrete manufacturing conditions of Table 1. As shown in the table, the compressive strength of concrete specimens manufactured using cement shows very low values for using recycled aggregates compared to crushed aggregates. The change in compressive strength of specimens with 8 mm or less increased slightly from 13.3 MPa at 3 days to 16.9 MPa at 28 days of age, but it can be seen that it reaches 50% level compared to the compressive strength of crushed aggregate. In addition, the compressive strength of specimens using circulating aggregates of 8mm or more was also in the range similar to that of concrete specimens of 8mm or less.The compressive strength of cement concrete specimens using only aggregates as aggregates was 33.7 at 28 days of age. As MPa can be confirmed to be more than 30MPa, the standard compressive strength of general cement concrete, it is considered to be valid as a reference specimen for comparison of concrete specimens using recycled aggregates.

지오폴리머 바인더를 이용하여 제조된 시편은 표의 실시예 1~10의 시편들이 며, 이중에서 실시예 10을 제외한 나머지 시편들은 밀폐형 콘크리트 공시체이며, 실시예 10의 경우에는 투수형 콘크리트 공시체이다. 먼저 8mm 이하의 순환골재만으로 제조된 공시체인 실시예 1의 경우, 초기강도는 시멘트 콘크리트보다 높은 압축강도를 발휘하였으나 28일 재령강도는 30.1MPa로 부순골재로 제조된 시멘트 콘크리트 공시체의 압축강도보다 낮은 값을 나타내었다. 8mm 이상의 순환골재만으로 제조된 공시체 실시예 2의 경우도 마찬가지로 3일 재령 압축강도는 같은 재령일에서 시멘트 콘크리트 값보다 높은 값을 나타내었으나 7일과 28일 재령에서는 낮은 압축강도를 보이고 있다. 반면에 부순골재를 이용하여 제조한 공시체인 실시예 3의 경우에는 초기강도와 장기강도가 모두 시멘트 콘크리트 공시체보다 월등한 압축강도 결과를 나타내었다. 특히 3일 재령에서도 44.5MPa을 나타내었는데, 이 강도값은 시멘트 콘크리트보다 2배에 달하는 압축강도 결과이다. 이러한 압축강도 특성은 초기 강도가 요구되는 현장에 적합할 것으로 판단된다. 이러한 순환골재만을 이용하여 제조된 지오폴리머 공시체의 압축강도는 시멘트 콘크리트와 비교할 때 다소 낮은 값을 나타내었으므로 순환골재에 부순골재를 일부 혼합하여 공시체를 제조하였다. Specimens prepared using the geopolymer binder are the specimens of Examples 1 to 10 in the table, except that the remaining specimens except Example 10 are closed concrete specimens, and in the case of Example 10, a permeable concrete specimen. In the case of Example 1, which is a specimen manufactured only with circulating aggregates of 8 mm or less, the initial strength exhibited a higher compressive strength than that of cement concrete, but the 28-day aging strength was 30.1 MPa, which was lower than that of cement concrete specimens made of crushed aggregate. The value is shown. Similarly, in the case of specimen 2 prepared only with circulating aggregates of 8 mm or more, the three-day age compressive strength was higher than that of cement concrete at the same age, but the low compressive strength was shown at 7 and 28 days. On the other hand, in the case of Example 3, which was manufactured using a crushed aggregate, both the initial strength and the long-term strength showed better compressive strength results than the cement concrete specimen. In particular, 3 days of age was 44.5MPa, which is the result of compressive strength twice that of cement concrete. Such compressive strength characteristics are considered to be suitable for the site requiring initial strength. The compressive strength of geopolymer specimens prepared using only such recycled aggregates was somewhat lower than that of cement concrete.

실시예 4와 5의 공시체는 순환골재(8mm이하)와 부순골재의 각각 6:4, 4:6의 비율로 혼합하여 사용한 것이며, 실시예 6과 7의 공시체는 순환골재(8mm이상)와 부순골재를 각각 6:4와 4:6의 비율로 혼합하여 시험편을 제조한 것이다. 표에서와 같이 순환골재와 부순골재를 혼합하게 되면 압축강도 값이 순환골재의 크기에 상관없이 상승하는 것을 확인할 수가 있다. 순환골재와 부순골재의 비율이 6:4의 비율에서는 시멘트 콘크리트의 압축강도와 유사한 값을 나타내고 있으며, 골재의 혼합비 율이 4:6으로 순환골재의 비율이 다소 낮게 첨가될 때에는 시멘트 콘크리트 공시체의 압축강도보다 높은 값을 나타내었다. The specimens of Examples 4 and 5 were used by mixing at a ratio of 6: 4 and 4: 6 of the circulating aggregate (8 mm or less) and the crush aggregate, respectively, and the specimens of Examples 6 and 7 were crushed with the circulating aggregate (8 mm or more). The test pieces were prepared by mixing the aggregates at a ratio of 6: 4 and 4: 6, respectively. As shown in the table, when the recycled aggregates and the crushed aggregates are mixed, the compressive strength values can be confirmed to rise regardless of the size of the recycled aggregates. When the ratio of recycled aggregate and crushed aggregate is 6: 4, the compressive strength of cement concrete is similar to that of cement concrete. When the mixture ratio of aggregate is 4: 6 and the ratio of recycled aggregate is slightly lower, the cement concrete specimen is compressed. The value was higher than the intensity.

한편, 순환골재와 부순골재를 혼합 사용하게 되면 시멘트 콘크리트 공시체(부순골재)의 압축강도보다 높거나 혹은 낮지만, 모두 30MPa 이상의 압축강도를 나타내어 현장에서 순환골재의 사용 가능성을 한층 높인 결과라 사료된다. 또한 지오폴리머 바인더를 사용하게 되면 표의 압축강도 결과에서처럼 3일 재령 강도가 최종강도의 80% 이상을 발현하기 때문에 앞서 설명한 바와 같이 공기단축이 요하는 현장이나 초기강도가 요구되는 현장에 적합할 것으로 생각된다. On the other hand, the use of circulating aggregates and crushed aggregates is higher or lower than the compressive strength of cement concrete specimens (crushed aggregates). . In addition, the use of geopolymer binders is likely to be suitable for sites that require shortening of air or initial strength as described above, as the three-day aging strengths express more than 80% of the final strength as shown in the compressive strength results in the table. do.

실시예 9는 8mm 이하의 순환골재를 물로 세척한 후에 건조하여 콘크리트 제조용 골재로 사용한 것이다. 이 조건은 순환골재 만을 사용한 것으로 초기 압축강도는 시멘트 콘크리트 공시체와 유사한 값을 보였으나, 28일 재령에서는 비교예 3의 공시체에 비하여 높은 압축강도를 나타내었다. 또한 세척하지 않은 골재와 비교하였을 때 8.1 MPa 이상의 압축강도가 높은 것을 확인하였다. 골재를 세척하여 사용하게 되면 공정이 추가되어 경제적으로 손실이 예상되지만, 순환골재의 사용량을 높을 수 있는 방법임을 알 수가 있다. Example 9 is to wash the recycled aggregate of 8mm or less with water and dried to use as aggregate for producing concrete. In this condition, only the recycled aggregate was used, and the initial compressive strength was similar to that of the cement concrete specimen, but the compressive strength was higher than that of Comparative Example 3 at 28 days of age. In addition, it was confirmed that the compressive strength of 8.1 MPa or higher when compared with the aggregate not washed. If the aggregate is washed and used, the process is added and economic loss is expected, but it can be seen that the method can increase the amount of recycled aggregate used.

도 2~5에 나타낸 사진은 공시체의 외형과 압축강도 측정에 따라 나타난 파단면의 사진을 나타낸 것이다. 사진들에서 알 수가 있듯이 시멘트의 경우보다 지오폴리머를 이용한 시편의 사진의 조직이 치밀한 것임을 확인할 수가 있었다.Figures 2 to 5 show pictures of fracture surfaces according to the appearance and compressive strength of the specimen. As can be seen from the photographs, it was confirmed that the structure of the photograph of the specimen using the geopolymer was denser than that of the cement.

(비교예 4 및 실시예 11) (Comparative Example 4 and Example 11)

순환골재를 이용하여 제조된 시멘트 콘크리트 공시체와 지오폴리머 콘크리트 공시체의 내산성을 측정하기 위하여 표 3의 나타낸 조건에 따라 제조된 공시체를 그림 7에 나타낸 것과 같은 형태로 절단하였다. 산성용액에 의한 침식작용을 관찰하기 위한 용액은 공업용 황산을 10%로 희석한 것을 사용하였다. 내산성 시험은 준비된 시편을 황산수용액에 침적하고 시간경과에 따라 육안으로 관찰하는 것으로 부식정도를 확인하였다. 도 6(a)에 나타낸 왼쪽 시편이 지오폴리머 콘크리트 공시체 파편이며, 오른쪽이 시멘트 콘크리트 공시체 파편이다. 순환골재는 모두 8mm 이하의 것을 사용한 것이다. In order to measure the acid resistance of cement concrete specimens and geopolymer concrete specimens prepared using recycled aggregates, specimens prepared according to the conditions shown in Table 3 were cut into shapes as shown in Figure 7. As a solution to observe the erosion by the acidic solution was used diluted 10% industrial sulfuric acid. Acid resistance test confirmed the degree of corrosion by immersing the prepared specimen in aqueous sulfuric acid solution and observing visually over time. The left specimen shown in FIG. 6 (a) is the geopolymer concrete specimen fragment, and the right is the cement concrete specimen fragment. Recycled aggregates are all 8mm or less.

도 6(b)는 7일 침적후의 변화된 외형을 나타낸 사진이다. 사진에서와 같이 지오폴리머 콘크리트 공시체를 이용한 것은 황산액 의해 침식된 정도가 육안으로 잘 확인되지 않으나 시멘트 콘크리트 공시체의 경우에는 부식된 정도가 매우 확연하게 나타난 것을 육안으로 볼 수가 있다.Figure 6 (b) is a photograph showing the changed appearance after 7 days of deposition. As shown in the picture, the degree of erosion by sulfuric acid solution was not visually confirmed by using the geopolymer concrete specimen, but the cement corrosion specimen was visually seen to be very clear.

표 3. 내산성 시험용 순환골재를 이용한 콘크리트 공시체 제조 조건Table 3. Concrete specimen manufacturing conditions using recycled aggregate for acid resistance test

구분division Binder(kg)Binder (kg) 골재종류Aggregate Type 표준사Standard yarn 용액(kg)Solution (kg) 비고Remarks 순환골재(kg)Recycled Aggregate (kg) water 액상Liquid 8mm이하8mm or less 비교예4Comparative Example 4 CementCement 929929 2,0652,065 1,0061,006 410410 CementCement 실시예11Example 11 Geo-bondGeo-bond 929929 2,0652,065 1,0061,006 460460 GPGP

(실시예 12~14)(Examples 12-14)

순환골재를 이용한 콘크리트의 내구성을 확인하기 위한 또 다른 방법으로 동결융해 시험을 실시하였다. 동결융해 시험편 제조는 표 4의 조건으로 7에 나타 낸 바와 같은 형태로 제조하였다. 제조된 공시체는 7일 재령 후에, 동결융해 시험기를 이용하여 300cycle을 적용하였다. 또한 도 8에 동결융해 시험기 및 내부사진을 나타내었다. 300cycle을 적용한 결과 1, 2, 3 조건 모두 이상 없음이 확인되었다. As another method for confirming the durability of concrete using recycled aggregates, a freeze-thawing test was performed. Lyolysis test piece was prepared in the form shown in Figure 7 under the conditions of Table 4. The prepared specimens were subjected to 300 cycles using a freeze-thawing tester after 7 days of age. 8 shows a freeze thaw tester and an internal photograph. As a result of applying 300cycles, it was confirmed that all of the conditions 1, 2, and 3 were abnormal.

표 4. 동결융해 시험용 콘크리트 공시체 제조 조건Table 4. Manufacturing conditions for concrete specimens for freeze-thawing test

구분division Binder(kg)Binder (kg) 골재종류Aggregate Type 표준사Standard yarn 용액(kg)Solution (kg) 비고Remarks 순환골재(kg)Recycled Aggregate (kg) 부순골재
13mm
Crushed Aggregate
13 mm
water 액상Liquid 8mm이하8mm or less 8mm이상 8mm or more 실시예12Example 12 Geo- bondGeo- bond 3.483.48 7.747.74 -- -- 3.783.78 1.91.9 주도 약 180mmLed about 180mm 실시예13Example 13 3.483.48 -- 7.747.74 -- 3.783.78 1.851.85 주도 약 180mmLed about 180mm 실시예14Example 14 3.33.3 11.711.7 -- -- -- 1.601.60 질게 성형(투수형)Tough Molding (Permeability)

(실시예 15)(Example 15)

순환골재를 이용한 투수 콘크리트의 제조조건은 실시예 10과 같다. 표 1에서와 같이 순환골재는 8mm이하의 순환골재를 이용하였다. 이는 8mm 이상의 골재는 매우 큰 범위의 골재 입도 분포를 나타내어 균일한 물리적 특성을 발휘할 수 없을 것으로 판단되었기 때문이다. 또한 8mm 이상에는 보다 많은 이물질(나무, 철조각)이 포함되어 균일한 입도 및 압축강도가 요구되는 투수성 콘크리트에 있어서 적합한 골재규격이 아니라고 판단되었다. 또한 균일한 골재의 입도는 물리적 특성을 상승시킬 뿐만 아니라 투수성을 향상시키는 역할도 하기 때문에 8mm 이하의 골재를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단하였다. The production conditions of the permeable concrete using the recycled aggregate is the same as in Example 10. As shown in Table 1, circulating aggregates used circulating aggregates of 8 mm or less. This is because aggregates larger than 8 mm exhibited a very large particle size distribution, and thus, it was judged that they could not exhibit uniform physical properties. In addition, more than 8mm contained more foreign matter (wood, iron, etc.), it was judged that it is not a suitable aggregate standard for permeable concrete requiring uniform particle size and compressive strength. In addition, since the uniform particle size not only increases physical properties but also improves permeability, it was determined that it is preferable to use an aggregate of 8 mm or less.

도 9는 제조된 투수성 콘크리트 공시체를 나타낸 사진이다. 사진에서와 같이 표면에 공극이 잘 형성되어 있음을 확인할 수가 있었다. 또한 파괴된 시편의 단면에서도 바인더에 의해서 잘 코팅된 골재가 골고루 분포되어 있음도 확인하였다. 그러나 투수벽돌의 경우에는 일반적으로 콘크리트에 비하여 1/2 정도밖에 물성발현이 어려운 것으로 보고되고 있는 바와 같이 본 실험에서도 11.6정도로 콘크리트의 압축강도에 크게 못 미치는 것을 확인하였다. 그러나 이러한 압축강도 값은 시멘트 콘크리트에 의해서 제작된 투수 콘크리트의 물리적 특성(10?21MPa)과 비교하여 낮은 압축강도특성임을 알 수가 있다. 그러나 하천호안의 제방용 투수성 콘크리트의 압축강도는 규정된 바는 없으나 대략 8MPa?18MPa 의 범위로 현재 현장에서 거래되고 있기 때문에, 이러한 압축강도 발현도 제품화에는 큰 문제는 없을 것으로 판단된다. 게다가 투수성 콘크리트를 제조하는 방식을 진동프레스방식을 사용하기 때문에 압축강도는 15MPa 이상으로 상승할 수 있을 것으로 기대되며, 부순골재와의 혼합으로 압축강도를 원하는 값까지 상승시키는 것도 가능할 것이다.9 is a photograph showing the prepared water-permeable concrete specimen. As shown in the photograph, it was confirmed that the voids were well formed on the surface. It was also confirmed that aggregates well coated by the binder were evenly distributed in the cross section of the fractured specimen. However, in the case of permeable brick, it is generally reported that physical properties are hardly expressed by about 1/2 of concrete, and in this experiment, it was confirmed that the compressive strength of concrete was less than 11.6. However, it can be seen that the compressive strength value is a low compressive strength characteristic compared to the physical properties (10 ~ 21MPa) of the permeable concrete produced by cement concrete. However, the compressive strength of permeable concrete for banks in river banks is not specified but is currently traded in the field of about 8MPa ~ 18MPa. In addition, the compressive strength is expected to be raised to 15MPa or more because the method of manufacturing permeable concrete uses a vibration press method, and it may be possible to increase the compressive strength to a desired value by mixing with the crushed aggregate.

(비교예 5~6 및 실시예 16~17) (Comparative Examples 5-6 and Examples 16-17)

제품의 환경유해성분들의 용출 등의 안전성을 확보하기 위하여 표 5와 같이 시멘트와 지오폴리머 소재를 이용하여 공시체를 제조하고 이를 KSLT법과 TCLP 법을 이용하여 Cu, Cr, Pb, Cd 및 Zn 등에 관하여 유해중금속의 용출 여부를 조사하였다. 아래 표에서와 같이 바인더는 시멘트와 geobond를 사용하였으며, 순환골재 단독을 골재로 사용하였다. 이러한 이유는 단독의 순환골재를 사용하는 것이 부순골재를 혼입하여 사용한 경우보다 내부의 중금속양이 많을 것으로 생각되며, 부순골 재를 혼입한 concrete가 단독의 순환골재를 사용한 것보다 압축강도가 높기 때문에 보다 치밀하여 용출양도 부순골재를 혼입한 조건이 낮을 것으로 판단하였기 때문이다. 또한 순환골재 단독의 중금속 용출량은 검토하지 않았는데, 이는 순환골재의 중금속 용출의 여부를 검토하여 순환골재의 중금속 함유량을 조사하는 것이 목적이 아니라 최종제품의 중금속 용출여부가 중요하기 때문이다.In order to secure the safety of the environmentally harmful components of the product, as shown in Table 5, specimens were prepared using cement and geopolymer materials, and these were harmful to Cu, Cr, Pb, Cd and Zn using KSLT and TCLP methods. The elution of heavy metals was investigated. As shown in the table below, the binder was cement and geobond, and circulating aggregate alone was used as aggregate. The reason for this is that the use of circulating aggregate alone is likely to have more heavy metals than the case of mixing crushed aggregates, and the concrete with crushed aggregates has higher compressive strength than that of circulating aggregates alone. This is because it was judged that the conditions of incorporating the dissolved amount of crushed aggregate were low. In addition, the heavy metal leaching amount of the recycled aggregate alone was not examined because it is not the purpose of examining the heavy metal content of the recycled aggregate by examining the heavy metal leaching of the recycled aggregate, but it is important whether the heavy metal leaching of the final product is important.

표 5. 순환골재를 이용한 concrete의 제조 조건Table 5. Concrete manufacturing conditions using recycled aggregate

구분division Binder(kg)Binder (kg) 골재종류Aggregate Type 표준사Standard yarn 용액(kg)Solution (kg) 비고Remarks 순환골재(kg)Recycled Aggregate (kg) water 액상Liquid 8mm 이하8mm or less 8mm 이상8mm or more 비교예5Comparative Example 5 CementCement 929929 2,0652,065 -- 1,0061,006 410410 -- 비교예6Comparative Example 6 929929 -- 2,0652,065 460460 -- 실시예16Example 16 GeobondGeobond 929929 2,0652,065 -- -- 460460 실시예17Example 17 929929 -- 2,0652,065 -- 460460

중금속 용출시험결과를 표 6에 나타내었다. 표에서와 같이 모든 중금속 용출양이 법적 허용기준치 이내의 값을 나타냄을 알 수가 있었다. 시멘트를 이용한 제품의 경우, Cu와 Zn의 중금속 용출량은 지오폴리머를 이용한 제품의 경우보다 낮은 용출을 보이고 있다. 그러나 사회적으로 문제가 되고 있는 Cr의 경우에는 지오폴리머 보다 높은 용출을 보이고 있고, Cd의 경우에는 동일한 값을 나타내었다. 또한 Pb의 경우에는 시멘트를 사용한 경우와 지오폴리머를 사용한 경우가 일치한 결과를 나타내고 있다. 그러나 순환골재를 사용한 시멘트 제품의 압축강도는 부순골재를 사용한 제품의 압축강도와 비교하여 매우 낮은 값을 나타내었으나, 지오폴리머를 사용한 제품의 압축강도는 부순골재를 사용한 제품과 유사한 값을 나타내었으며, 부순골재를 순환골재에 혼입한 제품의 압축강도는 부순골재를 사용한 시멘트 콘크리트의 압축강도 보다 높기 때문에 지오폴리머를 이용하여 순환골재 concrete를 제조할 경우, 구조적 안정성뿐만 아니라 환경유해한 중금속의 용출의 안전성을 확보할 수 있을 것이다.Heavy metal dissolution test results are shown in Table 6. As shown in the table, it was found that all heavy metal leaching amounts were within legal limits. In the case of products using cement, the dissolution of heavy metals of Cu and Zn is lower than that of products using geopolymers. However, Cr, which is a social problem, showed higher dissolution than geopolymer, and Cd showed the same value. Moreover, in the case of Pb, the case where cement is used and the case where a geopolymer is used are shown the same result. However, the compressive strength of cement products using recycled aggregates was very low compared to the compressive strength of products using crushed aggregates, but the compressive strength of products using geopolymers showed similar values to those using crushed aggregates. Since the compressive strength of products incorporating crushed aggregates into circulating aggregates is higher than that of cement concrete using crushed aggregates, when circulating aggregate concrete is manufactured using geopolymer, the structural stability as well as the safety of dissolution of environmentally harmful heavy metals You can get it.

표 6. 순환골재를 이용한 concrete의 중금속 용출실험 결과 (단위: ppm)Table 6. Heavy Metal Dissolution Test Results of Concrete Using Recycled Aggregate (Unit: ppm)

구분division 실험방법Experiment method Cu Cu Cr Cr Zn Zn Pb Pb Cd CD 비고Remarks 비교예5Comparative Example 5 TCLPTCLP N.D.N.D. 0.0600.060 0.0090.009 N.D.N.D. 0.0010.001 KSLTKSLT N.D.N.D. 0.0240.024 0.1270.127 N.D.N.D. 0.0010.001 비교예6Comparative Example 6 TCLPTCLP N.D.N.D. 0.0430.043 0.2490.249 N.D.N.D. 0.0010.001 KSLTKSLT N.D.N.D. 0.0210.021 0.1010.101 N.D.N.D. 0.0010.001 실시예16Example 16 TCLPTCLP 0.0060.006 0.0060.006 0.6180.618 N.D.N.D. 0.0010.001 KSLTKSLT 0.0090.009 0.0070.007 0.0790.079 N.D.N.D. 0.0010.001 실시예17Example 17 TCLPTCLP N.D.N.D. 0.0040.004 0.3440.344 N.D.N.D. 0.0010.001 KSLTKSLT 0.0060.006 0.0070.007 0.0760.076 N.D.N.D. 0.0010.001 폐기물 유해물질 허용기준Waste Tolerance Standards 1.01.0 1.51.5 3.03.0 3.03.0 0.30.3

※ Cu, Cr, Pb, Cd : 지정폐기물 유해물질 함유기준※ Cu, Cr, Pb, Cd: Standards for Hazardous Substances Designated Waste

Zn : 해양배출 폐기물 기준 Zn: Marine discharge waste standard

도 1은 순환골재를 이용한 콘크리트 제조과정을 나타낸 사진.1 is a photograph showing a concrete manufacturing process using the recycled aggregate.

도 2는 시멘트를 이용하여 제조된 공시체와 파단면 사진.Figure 2 is a specimen prepared using the cement and fracture surface.

도 3~5는 지오폴리머 콘크리트의 공시체 사진과 파단면 사진.3 to 5 is a photograph of the specimen and fracture surface of the geopolymer concrete.

도 6은 황산 10% 수용액을 이용한 순환골재 콘크리트의 내산성 시험사진.Figure 6 is an acid resistance test photograph of circulating aggregate concrete using a 10% aqueous solution of sulfuric acid.

도 7은 동결융해 시험용 콘크리트 몰딩과 공시체 사진.7 is a concrete molding and specimen photograph for the freezing and thawing test.

도 8은 동결융해시험기 및 내부 사진.8 is a freezing and thawing tester and the inside photograph.

도 9는 지오폴리머 투수콘크리트의 공시체 사진.9 is a specimen photograph of the geopolymer water-permeable concrete.

Claims (7)

고로 슬래그 : 플라이 애시: 비정질 실리카(Nippon aerosil 300)의 중량 비율이 10 : 89 : 1~ 50 : 45 : 5의 범위로 구성된 지오폴리머 분말 100 중량부에 대하여 순환골재 90 중량부~220 중량부, 모래 100 중량부~150 중량부를 혼합한 다음 액상의 활성화제를 30 중량부~70 중량부를 투입하여 다시 혼합한 후 성형 및 양생하는 것으로 구성되는 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트의 제조방법.Blast furnace slag: fly ash: amorphous silica (Nippon aerosil 300) 90 parts by weight to 220 parts by weight of recycled aggregate, based on 100 parts by weight of geopolymer powder composed of the range of 10: 89: 1 to 50: 45: 5, A method for producing geopolymer concrete using recycled aggregates in a building waste consisting of 100 parts by weight to 150 parts by weight of sand and then 30 parts by weight to 70 parts by weight of liquid activator, followed by mixing and molding. 제1항에 있어서, 부순골재 1 중량부 ~ 130 중량부가 추가 투입되는 것을 특징으로 하는 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트의 제조방법.The method of claim 1, wherein 1 part by weight to 130 parts by weight of crushed aggregate is added. 삭제delete 제1항에 있어서, 액상의 활성화제는 NaOH와 KOH의 혼합물에 실리카가 첨가된 것임을 특징으로 하는 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the liquid activator is a mixture of NaOH and KOH silica is added to the method for producing geopolymer concrete using the building waste recycling aggregate. 제4항에 있어서, 액상의 활성화제는 SiO2/M2O의 몰비가 2.2~2.5인 것을 특징으로 하는 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the liquid activator has a molar ratio of SiO 2 / M 2 O of 2.2 to 2.5. 6. (단, M은 Na 또는 K를 의미함)(Where M means Na or K) 고로 슬래그 : 플라이 애시: 비정질 실리카(Nippon aerosil 300)의 중량 비율이 10 : 89 : 1~ 50 : 45 : 5의 범위로 구성된 지오폴리머 분말 100 중량부, 순환골재 90 중량부~220 중량부, 모래 100 중량부~150 중량부 및 액상의 활성화제를 30 중량부~70 중량부로 구성되는 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트.Blast furnace slag: fly ash: amorphous silica (Nippon aerosil 300) weight ratio of 10: 89: 1 to 50: 45: 5 geopolymer powder consisting of 100 parts by weight, recycled aggregate 90 parts by weight to 220 parts by weight, sand Geopolymer concrete using circulating aggregates of building materials consisting of 100 parts by weight to 150 parts by weight and liquid activator 30 parts by weight to 70 parts by weight. 제6항에 있어서, 부순골재 1 중량부 ~ 130 중량부가 추가된 건축물 폐재 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트.The geopolymer concrete of claim 6, wherein 1 part by weight to 130 parts by weight of crushed aggregate is added.
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