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제출문

요약서

요약문

SUMMARY

목차

1. 연구개발과제의 개요 22

1-1. 연구개발 목적 23

1-2. 연구개발의 필요성 24

1-3. 연구개발 범위 27

2. 국내외 기술개발 현황 29

2-1. 콘크리트용 순환골재 현황 31

2-2. 순환골재 품질 기준 현황 48

2-3. 순환골재 활용 콘크리트 66

3. 연구수행내용 및 결과 71

3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 73

3-2. 연구개발 결과 및 토의 74

3-3. 연구개발 결과 요약 150

4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 151

4-1. 목표달성도 153

4-2. 관련분야 기여도 153

5. 연구결과의 활용계획 등 157

5-1. 연구결과의 활용계획 159

6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 164

6-1. 일본 순환골재 콘크리트 시공 지침(안) 164

6-2. 미국 순환골재 품질기준 165

6-3. 영국 Wrap(the Waste & Resources Action Programme) 166

7. 연구개발성과의 보안등급 168

8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 172

9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 176

10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 180

11. 기타사항 184

12. 참고문헌 188

부록 192

[별첨 1] 등급화된 순환골재를 활용한 열섬저감블록 및 레미콘 개발 204

환경기술개발사업 최종보고서(제출서) 205

제출문 206

요약서 208

요약문 211

SUMMARY 215

목차 218

1. 연구개발과제의 개요 227

1-1. 연구개발 목적 228

1-2. 연구개발의 필요성 229

1-3. 연구개발 범위 234

2. 국내외 기술개발 현황 240

2-1. 콘크리트용 순환골재 생산 기술 현황 240

2-2. 순환골재 활용 콘크리트 247

2-3. 친환경 결합재 활용 콘크리트 251

2-4. 순환골재 활용 기능성 블록 257

3. 연구수행내용 및 결과 264

3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 266

3-2. 연구개발 결과 및 토의 273

가. 순환골재 활용 콘크리트 273

나. 100% 순환자원 콘크리트 320

다. 100% 순환자원 활용 콘크리트 블록 359

3-3. 연구개발 결과 요약 388

4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 394

4-1. 목표달성도 396

4-2. 관련분야 기여도 404

5. 연구결과의 활용계획 406

5-1. 연구결과의 활용계획 408

5-2. 사업화 추진방안 410

가. 사업화 계획 410

나. 사업화 전략 410

다. 사업화를 위한 비즈니스 모델 411

6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 418

6-1. 순환골재 품질 향상 기술 420

6-2. 100% 순환자원 콘크리트 422

6-3. 기능성 포장 블록 423

7. 연구개발성과의 보안등급 424

8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 428

9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 432

10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 436

11. 기타사항 440

12. 참고문헌 444

부록 : 공인성적서 452

[별첨 2] 순환골재 콘크리트의 구조성능평가 및 사용지침 개발 462

제출문 463

요약서 464

요약문 466

SUMMARY 472

목차 477

1. 연구개발과제의 개요 486

1-1. 연구개발 목적 488

1-2. 연구개발의 필요성 489

1-3. 연구개발 범위 491

2. 국내외 기술개발 현황 494

2-1. 국내의 순환골재 대량활용 기술개발 현황 496

2-2. 해외의 순환골재 대량활용 기술개발 현황 499

2-3. 연구개발기술의 차별성 500

3. 연구수행내용 및 결과 502

3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 504

3-2. 연구개발 결과 및 토의 506

가. 순환골재 콘크리트 재료특성 평가 506

나. 순환골재 콘크리트 부재의 구조거동 특성 554

다. 콘크리트용 순환골재 기준 개정안 및 사용자 지침 개발 615

3-3. 연구개발 결과 요약 631

4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 634

4-1. 목표달성도 636

가. 연구목표 636

나. 정량적 성과목표 637

4-2. 관련분야 기여도 638

가. 기술적 측면 638

나. 환경적 측면 638

다. 경제적·산업적 측면 638

라. 일자리창출 측면 638

5. 연구결과의 활용계획 640

5-1. 연구결과의 활용계획 642

가. 순환골재 콘크리트의 대량 활용 642

나. 고품질 순환골재 콘크리트의 레미콘 활용 확대 642

다. 콘크리트 2차 제품 생산 활성화 가능 642

라. 정부 인증 획득 및 친환경 제품 증가 643

마. 친환경 콘크리트 생산기술 활동 증가 643

6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 644

7. 연구개발성과의 보안등급 648

8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 652

9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 656

10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 660

11. 기타사항 664

12. 참고문헌 668

부록 674

부록 1. 순환골재 콘크리트 설계·제조·시공지침 675

콘크리트용 순환골재 대량 활용을 위한 순환골재 등급화 방안 확립 및 콘크리트 2차제품 개발 16

〈표 1.3.1〉 연구개발 목표 및 범위 27

〈표 2.1.1〉 연도별 건설폐기물 발생현황 추이표 31

〈표 2.1.2〉 건설폐기물 처리 방법별 현황 추이표 32

〈표 2.1.3〉 재활용 용도별 순환골재 생산 및 판매현황 (2012년도 기준) 32

〈표 2.1.4〉 수집운반차량 보유 현황 35

〈표 2.1.5〉 기술인력 현황 35

〈표 2.1.6〉 각국의 순환골재 활용현황비교 37

〈표 2.1.7〉 국내외 순환골재 용도 비교 37

〈표 2.1.8〉 파쇄기의 특징 및 사용현황 39

〈표 2.1.9〉 생산시스템별 순환굵은골재의 물리적 성질 41

〈표 2.1.10〉 생산시스템별 순환굵은골재의 입자 특성 43

〈표 2.1.11〉 원심력 미분말집진장치의 구성장치 및 기능 45

〈표 2.2.1〉 KS에서 규정하고 있는 순환골재와 천연골재의 품질 비교 48

〈표 2.2.2〉 순환굵은골재의 품질관리 49

〈표 2.2.3〉 순환잔골재의 품질관리 50

〈표 2.2.4〉 순환골재의 표준입도 50

〈표 2.2.5〉 순환골재 사용방법 및 적용 가능 부위 51

〈표 2.2.6〉 순환골재의 사용 용도에 따른 건설폐기물의 성상 분류 54

〈표 2.2.7〉 순환골재 품질기준 중 콘크리트 제품 제조용 순환골재의 품질 54

〈표 2.2.8〉 콘크리트 제품의 품질 규격 55

〈표 2.2.9〉 KS 콘크리트 제품 규격내 사용골재에 순환골재 추가 제안의 예시 56

〈표 2.2.10〉 GR 규격 내 사용골재에 순환골재 품질기준 적합여부 삽입 56

〈표 2.2.11〉 순환골재 의무사용건설공사의 사용여부 판단대상 57

〈표 2.2.12〉 국내 순환골재 의무사용건설공사 및 의무사용량 고시 개정안(안) 58

〈표 2.2.13〉 일본의 순환골재 콘크리트 분류 60

〈표 2.2.14〉 일본의 순환골재 등급별 적용 및 설계기준강도의 범위 60

〈표 2.2.15〉 일본의 순환골재 사용 기준 60

〈표 2.2.16〉 독일의 순환골재 등급 기준 61

〈표 2.2.17〉 구성성분에 따른 분류 및 구성 비율 61

〈표 2.2.18〉 유럽의 순환골재 사용 기준 63

〈표 2.2.19〉 각 국에서 요구하는 콘크리트용 순환골재의 기준 64

〈표 2.2.20〉 해외 각국의 순환골재 분류별 치환율, 사용용도 및 최대강도 규정 65

〈표 2.3.1〉 KS 콘크리트용 제품 표준 및 순환골재 사용 여부 66

〈표 2.3.2〉 GR인증 콘크리트용 제품 표준 및 순환골재 사용 용도 68

〈표 3.2.1〉 순환골재 실험 결과 94

〈표 3.2.2〉 설계기준강도 20MPa 예비 시험 배합표 98

〈표 3.2.3〉 설계기준강도 20MPa 공기량 배합 99

〈표 3.2.4〉 설계기준강도 20MPa 최적 기준배합 99

〈표 3.2.5〉 1차 수급 순환골재 배합표(설계기준강도 20MPa) 99

〈표 3.2.6〉 통과전하량(쿨롱, C)에 따른 염소이온투과저항성 104

〈표 3.2.7〉 1차 수급 순환골재 배합표(설계기준강도 20MPa) 107

〈표 3.2.8〉 2차 순환골재 콘크리트의 배합표(설계기준강도 20MPa) 107

〈표 3.2.9〉 Mock-up 실험계획 112

〈표 3.2.10〉 고로슬래그 시멘트의 물리·화학적 성질 113

〈표 3.2.11〉 부순 굵은골재 특성 113

〈표 3.2.12〉 부순 잔골재 특성 113

〈표 3.2.13〉 순환 굵은골재 특성 113

〈표 3.2.14〉 순환 잔골재 특성 113

〈표 3.2.15〉 혼화제 특성 114

〈표 3.2.16〉 Mock-up 시험체용 배합 116

〈표 3.2.17〉 Mock-up 시험체용 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 시험결과 117

〈표 3.2.18〉 부재별 순환골재 치환률 125

〈표 3.2.19〉 하중재하에 의한 각 시리즈별 부재의 하중상태와 변형률 125

〈표 3.2.20〉 수로관의 휨 강도 규정(KS F 4010) 127

〈표 3.2.21〉 휨 강도 시험 결과 128

〈표 3.2.22〉 콘크리트 2차 제품의 선정 및 제조 방법 결정 130

〈표 3.2.23〉 시멘트의 물리적 특성 130

〈표 3.2.24〉 천연잔골재의 물리적 특성 131

〈표 3.2.25〉 순환잔골재의 시험결과와 소요 표준 131

〈표 3.2.26〉 예비 배합실험을 위한 배합 시험 131

〈표 3.2.27〉 기존 연구자에 의해 제안된 조립률 133

〈표 3.2.28〉 천연골재의 물리적 특성 140

〈표 3.2.29〉 실험 변수 141

〈표 3.2.30〉 예비실험을 위한 배합비 설정 141

〈표 3.2.31〉 본 실험에 사용된 배합비 144

〈표 4.1.1〉 2016년도 골재원별 공급비율 156

〈표 5.1.1〉 순환자원 콘크리트 적용 가능 2차 제품 표준 161

[별첨 1] 등급화된 순환골재를 활용한 열섬저감블록 및 레미콘 개발 220

표 1-1. 재활용 용도별 순환골재 생산·판매 현황 229

표 1-2. 연구개발 범위 234

표 1-3. 연구개발 범위 235

표 1-4. 연구개발 범위 236

표 2-1. 국외 고품질 순환골재 생산기술 현황 240

표 2-2. 건설폐기물 중간처리업체의 단계별 파쇄시설 보유현황 243

표 2-3. 파쇄기별 분쇄 메커니즘 및 특성 244

표 2-4. 국외 무시멘트 관련 특허 동향 253

표 2-5. 무시멘트 콘크리트 관련 국내 현황 254

표 2-6. 국내 무시멘트 관련 특허 동향 256

표 2-7. 미국, 영국의 포장단면 259

표 2-8. 미국, 영국의 포장단면 259

표 2-9. 일본의 포장단면 259

표 2-10. 미국, 영국, 일본의 포장단면 260

표 2-11. 국내 투수블록의 성능기준(KS F 4419 - 2009개정판) 262

표 3-1. 연도별 연구개발 목표 및 내용 267

표 3-2. 파쇄기 종류별 특성 274

표 3-3. 기존 공정별 생산 순환골재의 품질특성 278

표 3-4. 순환 굵은골재 품질현황 281

표 3-5. 순환 잔골재 품질현황 281

표 3-6. 개전공정 적용에 따른 콘크리트용 순환골재의 물성평가 결과 282

표 3-7. 개전공정 적용에 따른 순환골재 생산시설의 물질수지 분석결과 285

표 3-8. 실험계획 286

표 3-9. 시멘트의 물리적 특성 및 화학적 조성 287

표 3-10. 천연 굵은골재 및 잔골재의 물성 287

표 3-11. 순환 굵은골재의 물성 287

표 3-12. 혼화제 특성 287

표 3-13. 배합표 288

표 3-14. 염화물 침투저항성 시험조건 290

표 3-15. 실험계획 297

표 3-16. 시멘트의 물리적 특성 및 화학적 조성 298

표 3-17. 천연 굵은골재 및 잔골재의 물성 298

표 3-18. 순환 굵은골재 및 순환 잔골재의 물성 298

표 3-19. 혼화제의 특성 299

표 3-20. 배합표 299

표 3-21. 실험계획 306

표 3-22. 원재료 화학성분 320

표 3-23. 환경성 분석 결과 322

표 3-24. 모르타르 배합표 324

표 3-25. 실험 배합표 326

표 3-26. 실험 배합표 328

표 3-27. 실험 배합표 330

표 3-28. 실험 배합표 336

표 3-29. 실험 배합표 337

표 3-30. 알칼리 활성화재 결합재 활용 콘크리트 배합표 346

표 3-31. 100% 순환자원 콘크리트(AAM) 40MPa 최적배합표 348

표 3-32. 통과 전하량에 따른 염소이온 침투성 기준 350

표 3-33. 염화물 침투 저항성 RCPT 실험 결과 350

표 3-34. 염화물 침투 저항성(장기 침지) 시험 결과 351

표 3-35. 100% 순환자원 콘크리트 시작품 배합표 356

표 3-36. 순환굵은골재(13mm) 물리적 특성 시험결과 359

표 3-37. 순환잔골재(5mm이하)의 물리적 특성 시험결과 360

표 3-38. 굵은골재 대체시험 배합표 360

표 3-39. 굵은골재 대체시험 압축강도 측정결과 361

표 3-40. 잔골재 대체시험 배합표 361

표 3-41. 잔골재 대체시험 압축강도 측정결과 362

표 3-42. 전체 골재 대체시험 배합표 362

표 3-43. 전체 골재 대체시험 압축강도 측정결과 362

표 3-44. 순환굵은골재(13mm) 물리적 특성 시험결과 364

표 3-45. 순환잔골재(5mm이하)의 물리적 특성 시험결과 365

표 3-46. 배합표1 365

표 3-47. 배합표2 365

표 3-48. 배합표3 366

표 3-49. 배합표4 366

표 3-50. 배합별 압축강도 366

표 3-51. 배합표1 367

표 3-52. 배합표2 367

표 3-53. 배합표3 368

표 3-54. 배합표4 368

표 3-55. 배합별 압축강도 368

표 3-56. 배합조건 369

표 3-57. 배합표 369

표 3-58. 배합별 압축강도 370

표 3-59. 성능평가 의뢰용 배합표 374

표 3-60. 휨강도 시험결과 374

표 3-61. 동결융해 저항성 시험결과 374

표 3-62. 투수계수 시험결과 375

표 3-63. 국내 포장용 블록 미끄럼 저항기준 375

표 3-64. 서울형 보도포장 미끄럼 저항기준 375

표 3-65. 미끄럼 저항성 시험결과 375

표 3-66. 시험시공 구간의 열화상 측정결과 377

표 3-67. FA 및 GGBFS 물리적 / 화학적 성질 381

표 3-68. 골재의 물리적 성질 382

표 4-1. 순환골재 대량 활용 콘크리트 적용 가능 2차 제품 표준 405

표 6-1. 국외 순환골재 생산기술 관련 연구 동향 420

표 6-2. 국외 순환골재 활용 콘크리트 관련 연구 동향 421

표 6-3. 국외 무시멘트 관련 특허 동향 422

표 6-4. 기능성 포장 블록 423

[별첨 2] 순환골재 콘크리트의 구조성능평가 및 사용지침 개발 480

표 1.3.1. 연차별 연구개발 범위 및 내용 492

표 2.1.1. 순환골재를 활용한 콘크리트의 특성 498

표 3.2.1. 순환골재 밀도 및 흡수율 측정결과 508

표 3.2.2. 순환골재 생산업체별 물성측정 결과 513

표 3.2.3. 순환골재 콘크리트 배합표 516

표 3.2.4. 순환골재 콘크리트 배합표 517

표 3.2.5. 배합 시리즈별 슬럼프, 공기량 측정결과 520

표 3.2.6. 시리즈 콘크리트 물성 측정결과 523

표 3.2.7. 시리즈 콘크리트 물성 측정결과 524

표 3.2.8. 시리즈 콘크리트 물성 측정결과 525

표 3.2.9. 시리즈 콘크리트 물성 측정결과 526

표 3.2.10. 시리즈 콘크리트 물성 측정결과 527

표 3.2.11. 압축강도 및 탄성계수 실험결과 528

표 3.2.12. 순환굵은골재 물성Ratio 비교 545

표 3.2.13. 순환굵은골재 물성Ratio 비교 546

표 3.2.14. 순환잔골재 물성Ratio 비교 547

표 3.2.15. 실험부재 상세 555

표 3.2.16. 부재의 균열하중, 항복하중 및 극한하중 573

표 3.2.17. 극한하중 단계의 단면 변형률 특성 597

표 3.2.18. 측정값과 해석값의 비교(콘크리트구조기준, 도로교설계기준) 603

표 3.2.19. 순환골재콘크리트의 분류 616

표 3.2.20. 순환골재의 등급별 적용 설계기준강도범위 616

표 3.2.21. 독일에서의 순환골재 등급 기준 617

표 3.2.22. 유럽 순환골재 품질등급 별 요구사항 (RlLEM, 독일, 영국, 벨기에, 스페인) 618

표 3.2.23. 순환골재의 물리적 성질 619

표 3.2.24. 순환골재의 입도 619

표 3.2.25. 순환 골재로 만든 콘크리트의 적용 619

표 3.2.26. KS F 2527의 골재의 분류 622

표 3.2.27. 국내외 콘크리트용 순환골재 기준 624

표 3.2.28. KS F 2573 개정안 전후 대비표 626

표 3.2.29. KS F 2573 개정안 전후 대비표 627

표 3.2.30. KS F 2573 개정안 전후 대비표 628

콘크리트용 순환골재 대량 활용을 위한 순환골재 등급화 방안 확립 및 콘크리트 2차제품 개발 18

〈그림 1.1.1〉 순환골재 대량 활용 콘크리트 기술 개요 23

〈그림 1.2.1〉 건설폐기물 발생현황 추이 25

〈그림 1.2.2〉 건설폐기물 처리방법별 현황 25

〈그림 1.2.3〉 순환골재 재활용 용도 현황 26

〈그림 2.1.1〉 연도별 건설폐기물 발생현황 추이 31

〈그림 2.1.2〉 용도별 순환골재 판매량 추이 33

〈그림 2.1.3〉 재활용 용도별 순환골재 판매현황 33

〈그림 2.1.4〉 단계별 파쇄시설 보유 현황 34

〈그림 2.1.5〉 순환골재 생산 공정도 34

〈그림 2.1.6〉 건설폐기물 중간처리업체 지역별 분포 현황 35

〈그림 2.1.7〉 일본의 순환골재 활용 예 36

〈그림 2.1.8〉 건설폐기물 처리업체 현장 38

〈그림 2.1.9〉 vertical shaft impact 39

〈그림 2.1.10〉 로드밀 크러셔의 구성 39

〈그림 2.1.11〉 봉 파쇄기의 구성 40

〈그림 2.1.12〉 봉 파쇄기의 전경 40

〈그림 2.1.13〉 회전형 마쇄기의 구성 41

〈그림 2.1.14〉 회전형 마쇄기의 전경 41

〈그림 2.1.15〉 생산시스템별 순환굵은골재의 절건밀도 42

〈그림 2.1.16〉 생산시스템별 순환굵은골재의 흡수율 42

〈그림 2.1.17〉 생산시스템별 순환굵은골재의 마모감량 42

〈그림 2.1.18〉 생산시스템별 순환굵은골재의 이물질 함유량 42

〈그림 2.1.19〉 생산시스템별 순환굵은골재의 입도곡선 분포 43

〈그림 2.1.20〉 파쇄기 종류별 순환굵은골재의 0.08mm체 통과량 44

〈그림 2.1.21〉 생산시스템별 순환굵은골재의 입자모양 판정 실적률 44

〈그림 2.1.22〉 고속회전충격에 의한 파쇄 및 분리 개념도 44

〈그림 2.1.23〉 원심력 및 중력에 의한 미분말집진장치의 개념도 45

〈그림 2.1.24〉 침강식 미분말집진장치 및 배기필터장치 46

〈그림 2.1.25〉 건식생산시스템_i (직렬식) 46

〈그림 2.1.26〉 건식생산시스템_ii (병렬식) 47

〈그림 2.2.1〉 국내 순환골재 품질인증 현황 (2013년 기준) 53

〈그림 2.2.2〉 JIS에 의한 순환골재의 흡수율과 절건밀도와의 상관관계 59

〈그림 3.2.1〉 설문조사 응답 업체 지역분포 74

〈그림 3.2.2〉 설문조사 응답 업체 기본 정보 74

〈그림 3.2.3〉 순환골재 사용여부 및 주요 생산제품 75

〈그림 3.2.4〉 순환골재 혼합율 및 사용이유 75

〈그림 3.2.5〉 혼합율을 30% 미만으로 사용하는 이유 76

〈그림 3.2.6〉 혼합율을 30% 이상으로 사용하는 이유 77

〈그림 3.2.7〉 혼합율을 30% 이상 사용하는 경우의 혼합율 분포도 77

〈그림 3.2.8〉 순환골재를 사용하였을 때의 문제점 78

〈그림 3.2.9〉 순환골재를 사용하지 않는 이유 79

〈그림 3.2.10〉 특정 조건 만족 시 순환골재를 사용할 의사 80

〈그림 3.2.11〉 KS표준에 "콘크리트 2차제품용 순환골재 품질기준" 필요여부 81

〈그림 3.2.12〉 "콘크리트 2차제품용 순환골재 품질기준"이 필요없는 이유 82

〈그림 3.2.13〉 "콘크리트 2차제품용 순환골재 품질기준"의 정립방안 83

〈그림 3.2.14〉 순환골재 품질기준 개선을 위한 설문조사 개요 84

〈그림 3.2.15〉 순환골재 사용 경험 및 이유에 관한 설문조사 결과1 85

〈그림 3.2.16〉 순환골재 사용 경험 및 이유에 관한 설문조사 결과2 86

〈그림 3.2.17〉 순환골재 사용 경험 및 이유에 관한 설문조사 결과3 87

〈그림 3.2.18〉 순환골재 사용 경험 및 이유에 관한 설문조사 결과4 88

〈그림 3.2.19〉 순환골재 사용 경험 및 이유에 관한 설문조사 결과5 89

〈그림 3.2.20〉 순환굵은골재 및 순환잔골재의 입도분포 95

〈그림 3.2.21〉 순환굵은골재의 치환율 0, 30% 입도 96

〈그림 3.2.22〉 순환굵은골재의 치환율 0, 30% 입도 97

〈그림 3.2.23〉 물-시멘트비와 압축강도와의 관계 98

〈그림 3.2.24〉 순환골재를 사용한 굳지않은 콘크리트의 슬럼프 실험 결과 100

〈그림 3.2.25〉 1~3차 순환골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 실험 결과 101

〈그림 3.2.26〉 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도 실험 결과 101

〈그림 3.2.27〉 순환골재 배합의 동결융해 후 압축강도 비교 102

〈그림 3.2.28〉 콘크리트 휨 강도 측정 개요 103

〈그림 3.2.29〉 콘크리트 휨 강도비 104

〈그림 3.2.30〉 염소이온침투저항성(재령91일) 105

〈그림 3.2.31〉 콘크리트의 길이변화(건조수축) 실험 결과 105

〈그림 3.2.32〉 순환굵은골재(좌)와 순환잔골재(우)를 사용한 콘크리트의 혼입률에 따른 탄산화 깊이(21MPa) 106

〈그림 3.2.33〉 순환골재 혼입률에 따른 압축강도 비(재령 7일) 108

〈그림 3.2.34〉 순환골재 혼입률에 따른 휨강도 비(재령 28일) 109

〈그림 3.2.35〉 Mock-up 시험체 현황 110

〈그림 3.2.36〉 Mock-up 시험체 제작 전경(1) 111

〈그림 3.2.37〉 Mock-up 시험체 제작 전경(2) 111

〈그림 3.2.38〉 Mock-up 시험체 제작 전경(3) 111

〈그림 3.2.39〉 Mock-up 시험체 제작 전경(4) 112

〈그림 3.2.40〉 Mock-up 시험체 제작 전경(5) 112

〈그림 3.2.41〉 Mock-up 시험체 제작용 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 측정 전경 114

〈그림 3.2.42〉 Mock-up 시험체 Core 채취 전경 115

〈그림 3.2.43〉 Mock-up 시험체의 탄산화 시험 전경 115

〈그림 3.2.44〉 Mock-up 시험체의 길이변화율 측정 전경 115

〈그림 3.2.45〉 Mock-up 시험체의 동결융해저항성 및 염화물 침투저항성 측정 전경 116

〈그림 3.2.46〉 Mock-up 시험체의 재령별 압축강도 118

〈그림 3.2.47〉 Mock-up 시험체의 재령별 탄산화 및 길이변화율1 119

〈그림 3.2.48〉 Mock-up 시험체의 재령별 탄산화 및 길이변화율2 120

〈그림 3.2.49〉 Mock-up 시험체 염소이온 침투저항성 121

〈그림 3.2.50〉 Mock-up 시험체 동결융해저항성 121

〈그림 3.2.51〉 수로관의 중앙부 및 소켓부 단면 구분 122

〈그림 3.2.52〉 수로관 실험 전경 123

〈그림 3.2.53〉 하중 재하 방법 123

〈그림 3.2.54〉 수로관 계측 상세 (종단면도) 124

〈그림 3.2.55〉 게이지 부착 위치 (C1, C2) 124

〈그림 3.2.56〉 하중재하 후 균열형상 126

〈그림 3.2.57〉 수로관 130

〈그림 3.2.58〉 맨홀 130

〈그림 3.2.59〉 모르타르 플로 시험 132

〈그림 3.2.60〉 입도분포 133

〈그림 3.2.61〉 사용된 순환잔골재의 조립률 133

〈그림 3.2.62〉 밀도와 흡수율과의 상관관계 133

〈그림 3.2.63〉 순환잔골재의 대체비율 변화에 따른 플로값의 변화 134

〈그림 3.2.64〉 치환율에 따른 단위용적질량과 공기량과의 관계 134

〈그림 3.2.65〉 치환율에 따른 W / C별 상대압축강도비의 분포현황 136

〈그림 3.2.66〉 순환잔골재의 대체에 따른 각 물-시멘트비에서의 재령별 압축강도 137

〈그림 3.2.67〉 순환잔골재의 치환율에 따른 휨인장강도의 변화 138

〈그림 3.2.68〉 순환잔골재 대체에 따른 W / C별 건조수축변형률 138

〈그림 3.2.69〉 순환잔골재 치환에 따른 W / C 대비 건조수축률 138

〈그림 3.2.70〉 관로형 순환잔골재 대체에 따른 입도분포 140

〈그림 3.2.71〉 관로형 순환잔골재 대체에 따른 조립률의 변화 140

〈그림 3.2.72〉 증기 양생 이력 142

〈그림 3.2.73〉 증기양생기 142

〈그림 3.2.74〉 건식공정에서의 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프와 공기량 142

〈그림 3.2.75〉 화학혼화제 적용량에 따른 s / a 40%, 50% 콘크리트의 압축강도 변화 143

〈그림 3.2.76〉 화학혼화제 0%, 1.2%를 사용한 콘크리트의 증기양생 시간에 따른 압축강도 발현 효과 143

〈그림 3.2.77〉 습식 공정에서의 화학혼화제 사용량과 압축강도와의 관계 144

〈그림 3.2.78〉 순환잔골재 대체에 따른 굳지 않은 콘크리트의 특성 145

〈그림 3.2.79〉 순환잔골재 치환율 대비 압축강도 분포 (건식) 145

〈그림 3.2.80〉 순환잔골재 치환율 대비 휨인장강도 분포 145

〈그림 3.2.81〉 양생방법에 따른 강도의 특성 변화 146

〈그림 3.2.82〉 순환잔골재 대체에 따른 굳지 않은 콘크리트의 특성 146

〈그림 3.2.83〉 순환잔골재 대체에 따른 경화한 콘크리트의 강도 특성 (습식) 147

〈그림 3.2.84〉 양생방법의 효과 (습식) 147

〈그림 3.2.85〉 순환잔골재 치환율에 따른 건식과 습식 배합에서의 SEM 분석 사진 (x5000) 148

〈그림 4.2.1〉 남해 바다모래 채취 금지 시위 153

〈그림 5.1.1〉 순환골재 적용 가능한 콘크리트 블록 159

〈그림 5.1.2〉 순환자원 콘크리트 제조기술의 적용 가능 제품 160

〈그림 5.1.3〉 순환골재의 적용이 가능한 콘크리트 2차제품 용도 162

〈그림 6.3.1〉 영국 폐기물 관리정책(폐기물 피라미드) 166

[별첨 1] 등급화된 순환골재를 활용한 열섬저감블록 및 레미콘 개발 223

그림 1-1. 순환골재 대량 활용 콘크리트 기술 개발의 중요성 228

그림 1-2. 건설폐기물 발생현황 추이 230

그림 1-3. 건설폐기물 처리방법별 현황 추이 230

그림 1-4. 환경부하저감형 친환경 콘크리트 개념 231

그림 1-5. 도시 열섬 효과(좌) / 온도 증가에 따른 전력 소비 증가(우) 232

그림 1-6. 불투수성 표면 및 증발수 저감 현상 233

그림 2-1. 고품질 순환골재 생산기술 241

그림 2-2. 국내 폐콘크리트 순환골재 생산공정 242

그림 2-3. 파쇄시설의 종류 243

그림 2-4. 선별기의 종류 245

그림 2-5. 분급기의 종류 246

그림 2-6. 알칼리 활성화 결합재 반응 개념도 251

그림 2-7. 무시멘트 콘크리트 2차 제품 개발(일본) 252

그림 2-8. Green Alley Program(시카고) 257

그림 2-9. SUDS(Sustainable Urban Drainage Systems) Project 258

그림 2-10. 투수블록 포장(일본) 258

그림 3-1. 연구개발 최종목표 266

그림 3-2. 연구개발 추진전략 272

그림 3-3. 순환골재 생산용 주요 파쇄기 275

그림 3-4. 순환골재 생산용 분급기 275

그림 3-5. 순환골재 생산용 주요 선별기술 276

그림 3-6. 기존 순환골재 생산공정 Flow 및 시료채취 위치 279

그림 3-7. 기존 생산공정별 시료채취 280

그림 3-8. 순환골재 품질개선 공정 282

그림 3-9. 품질개선 공정 적용에 따른 순환골재 표면 부착 모르타르 283

그림 3-10. 개선 공정도 283

그림 3-11. 개선 공정 적용에 따른 순환골재 생산장치의 물질수지 분석결과 284

그림 3-12. 순환골재 콘크리트의 제조 288

그림 3-13. 슬럼프 및 공기량 시험전경 289

그림 3-14. 압축 및 휨강도 시험전경 289

그림 3-15. 건조수축 시험전경 290

그림 3-16. 염하물 침투저항성 시험전경 290

그림 3-17. 동결융해저항성 시험전경 291

그림 3-18. 슬럼프 및 공기량 시험결과 292

그림 3-19. 압축 및 휨강도 시험결과 292

그림 3-20. 건조수축 시험결과 294

그림 3-21. 염화물 침투저항성 시험결과 295

그림 3-22. 동결융해저항성 시험결과(1) 295

그림 3-23. 동결융해저항성 시험결과(2) 296

그림 3-24. 슬럼프 및 공기량 시험전경 300

그림 3-25. 압축 및 휨강도 시험전경 300

그림 3-26. 부순 굵은골재 및 순환 굵은골재의 입형 301

그림 3-27. 슬럼프 및 공기량 시험결과 302

그림 3-28. 압축강도 시험결과 303

그림 3-29. 휨강도 시험결과 303

그림 3-30. 슬럼프 플로 및 공기량 시험결과 304

그림 3-31. 압축강도 및 탄성계수 시험결과 305

그림 3-32. 길이변화 시험전경 307

그림 3-33. 촉진 탄산화 시험전경 307

그림 3-34. 염해저항성 시험전경 308

그림 3-35. 동결융해저항성 시험전경 308

그림 3-36. 길이변화 시험결과(1) 309

그림 3-37. 길이변화 시험결과(2) 309

그림 3-38. 탄산화 시험결과(1) 311

그림 3-39. 탄산화 시험결과(2) 311

그림 3-40. 탄산화 시험결과(3) 312

그림 3-41. 탄산화 시험결과(4) 312

그림 3-42. 탄산화 시험결과(5) 312

그림 3-43. 내염성 시험결과(KS F 2711) (1) 314

그림 3-44. 내염성 시험결과(KS F 2711) (2) 314

그림 3-45. 내염성 시험결과(NT Build 492) (1) 315

그림 3-46. 내염성 시험결과(NT Build 492) (2) 315

그림 3-47. 내염성 시험결과(NT Build 492) (3) 315

그림 3-48. 내동해성 시험결과 (1) 317

그림 3-49. 내동해성 시험결과 (2) 317

그림 3-50. 내동해성 시험 후 공시체 전경(300 freeze-thaw cycles) 317

그림 3-51. 건조수축 및 탄산화 시험결과 318

그림 3-52. 염해저항성 및 동결융해저항성 시험결과 319

그림 3-53. XRD 321

그림 3-54. Result of reaction heat with conduction calorimeter 323

그림 3-55. Compressive strength with replacement of slag 324

그림 3-56. Conception Reaction Model of geopolymer 325

그림 3-57. Compressive strength of Series A(paste) 326

그림 3-58. XRD 327

그림 3-59. Compressive strength of Series C 329

그림 3-60. Compressive strength of Series D 329

그림 3-61. Compressive strength of Series E and F 330

그림 3-62. Compressive strength of Series E and F 331

그림 3-63. Expansion of Series B and F 332

그림 3-64. Pore size distribution of F-N8(Fly ash 100%) 333

그림 3-65. Pore volume of F-N8 333

그림 3-66. Si / AI ratio between of dense part and porous part 334

그림 3-67. F-N8, Ms 2.0, 90℃ 335

그림 3-68. F-N8 335

그림 3-69. Compressive strength using WCP 336

그림 3-70. Compressive strength of mortars immersed in solutions 338

그림 3-71. Compressive strength change in comparision to initial strength 339

그림 3-72. Weight change of mortars immersed in solutions 341

그림 3-73. Weight change of mortars immersed in solutions 342

그림 3-74. XRD patterns of AAM 345

그림 3-75. Compressive strength with time 347

그림 3-76. 동결융해 시험기 348

그림 3-77. 동결융해 cycle에 따른 압축강도 변화 349

그림 3-78. 동결융해 300 cycle 실험체 사진 349

그림 3-79. 염소이온 침투 저항성 침투저항성 측정기 및 확산셀 350

그림 3-80. 5% NaCl 수용액 침지재령에 따른 염소이온 침투양 변화 351

그림 3-81. 5% H₂SO₄ 용액 침지재령에 따른 시험체 질량 변화 353

그림 3-82. 5% H₂SO₄ 용액 침지재령에 따른 시험체 표면 사진 353

그림 3-83. AAM 콘크리트 황산 저항성(5% H₂SO₄) 354

그림 3-84. AAM 콘크리트 부착강도 시험체 354

그림 3-85. Ms 및 양생시간에 따른 AAM 콘크리트 부착강도 355

그림 3-86. 압축강도와 부착강도 상관관계 356

그림 3-87. 100% 순환자원 콘크리트 호안 블록 제작 과정 357

그림 3-88. 100% 순환자원 콘크리트 호안 블록 압축강도 시험체 357

그림 3-89. 100% 순환자원 콘크리트 호안 블록 압축강도 시험체 358

그림 3-90. 굵은골재 대체 공시체 제작 361

그림 3-91. 잔골재 대체 공시체 제작 361

그림 3-92. 전체 골재 대체 공시체 제작 362

그림 3-93. 블록 제작 프로세서 363

그림 3-94. 배합별 압축강도 그래프 367

그림 3-95. 배합별 압축강도 그래프 369

그림 3-96. 배합별 압축강도 그래프 370

그림 3-97. 패터닝 몰드 설계 371

그림 3-98. 패터닝 몰드 설계 372

그림 3-99. 제작된 패터닝 몰드 372

그림 3-100. 블록 성형기 개선 및 블록제작 373

그림 3-101. 제작된 시작품 모습 373

그림 3-102. 시험시공 및 열화상 카메라를 이용한 온도측정 376

그림 3-103. 시험시공 구간의 열화상 376

그림 3-104. 측정시간대별 온도변화 377

그림 3-105. 투수계수 장치 378

그림 3-106. 상대흡수율 장치 379

그림 3-107. 증발성 장치 개념도 380

그림 3-108. 증발성 장치 381

그림 3-109. SAP 첨가에 따른 골재탈락 현상 383

그림 3-110. 압축강도 및 공극률 384

그림 3-111. 투수계수 및 공극률 384

그림 3-112. 보수성능 특성 385

그림 3-113. 표면저감온도 및 보수량 387

그림 3-114. 표면온도저감 특성 387

그림 4-1. 순환자원 콘크리트 제조기술의 적용 가능 제품 404

그림 4-2. 알칼리 활성화 결합재 적용 가능한 콘크리트 2차제품 군 405

그림 5-1. 알칼리 활성화 결합재 원천 기술력 확보 408

[별첨 2] 순환골재 콘크리트의 구조성능평가 및 사용지침 개발 482

그림 1.2.1. 골재 채취를 위한 석산개발에 따른 환경 훼손 489

그림 1.2.2. 신설구조물 건설을 위한 노후 구조물의 해체량 증가 490

그림 1.3.1. 연구과제의 개발범위 491

그림 2.1.1. 국내에서 개발된 순환골재 생산 시스템 496

그림 2.1.2. 순환골재를 이용한 생태형 하천블록 적용 사례 497

그림 3.1.1. 연구개발 내용 및 최종 목표 504

그림 3.2.1. 천연골재 및 순환골재 입경 비교 507

그림 3.2.2. 순환골재 콘크리트 실험 순서 509

그림 3.2.3. 배합 시리즈별 골재 물성 실험결과 512

그림 3.2.4. 순환골재 밀도 및 흡수율 측정결과 512

그림 3.2.5. 건설자원협회 제공 순환골재의 밀도 및 흡수율 측정결과 513

그림 3.2.6. 건설자원협회 제공 순환골재의 밀도 및 흡수율 측정결과 514

그림 3.2.7. 굳지 않은 콘크리트 물성 측정 519

그림 3.2.8. 배합 시리즈별 슬럼프, 공기량 측정결과 522

그림 3.2.9. 압축강도 실험 장치도 522

그림 3.2.10. 순환골재 치환률에 따른 재령별 압축강도 530

그림 3.2.11. 플라이애시 치환률에 따른 재령별 압축강도 532

그림 3.2.12. 플라이애시 치환률에 따른 압축강도 533

그림 3.2.13. 순환골재 치환률에 따른 압축강도 535

그림 3.2.14. 순환골재 치환률에 따른 재령별 탄성계수 537

그림 3.2.15. 플라이애시 치환률에 따른 재령별 탄성계수 539

그림 3.2.16. 플라이애시 치환률에 따른 탄성계수 540

그림 3.2.17. 순환골재 치환률에 따른 탄성계수 541

그림 3.2.18. 탄성계수 예측결과 비교 543

그림 3.2.19. 파괴계수 실험 544

그림 3.2.20. 파괴계수 예측결과 비교 544

그림 3.2.21. 순환골재 치환률에 따른 물성비 548

그림 3.2.22. 순환골재 치환률에 따른 물성비 549

그림 3.2.23. 순환굵은골재 치환률에 따른 물성비 550

그림 3.2.24. 순환굵은골재 치환률에 따른 물성비 551

그림 3.2.25. 순환잔골재 치환률에 따른 물성비 552

그림 3.2.26. 순환잔골재 치환률에 따른 물성비 553

그림 3.2.27. 실험부재 명칭 체계 554

그림 3.2.28. 실험부재 철근상세도 556

그림 3.2.29. 실험부재 제작순서 557

그림 3.2.30. 실험부재 제작절차 558

그림 3.2.31. 부재의 계측 시스템 559

그림 3.2.32. 철근 변형률 게이지 배치도 560

그림 3.2.33. 하중 재하 장치 561

그림 3.2.34. 부재 실험 장치도 561

그림 3.2.35. F6-S1 시리즈(순환골재치환률에 따른 균열비교) 563

그림 3.2.36. F6-S2 시리즈(순환골재치환률에 따른 균열비교) 564

그림 3.2.37. F4-S2 시리즈(순환골재치환률에 따른 균열비교) 565

그림 3.2.38. R000 시리즈(철근량에 따른 균열비교) 566

그림 3.2.39. R030 시리즈(철근량에 따른 균열비교) 566

그림 3.2.40. R050 시리즈(철근량에 따른 균열비교) 567

그림 3.2.41. R100 시리즈(철근량에 따른 균열비교) 567

그림 3.2.42. 순환골재 치환률에 따른 하중-균열폭 관계곡선 569

그림 3.2.43. 철근비에 따른 하중-균열폭 관계곡선 571

그림 3.2.44. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (F6-S1시리즈, ρ=0.0079) 576

그림 3.2.45. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교 (F6-S1 시리즈, ρ=0.0079) 576

그림 3.2.46. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (F6-S2시리즈, ρ=0.0118) 577

그림 3.2.47. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교(F6-S2 시리즈, ρ=0.0118) 577

그림 3.2.48. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (F4-S2시리즈, ρ=0.0118) 578

그림 3.2.49. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교 (F4-S2 시리즈, ρ=0.0118) 578

그림 3.2.50. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (S1 시리즈, ρ=0.0050) 579

그림 3.2.51. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교 (S1 시리즈, ρ=0.0050) 579

그림 3.2.52. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (S2 시리즈, ρ=0.0079) 580

그림 3.2.53. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교 (S2 시리즈, ρ=0.0079) 580

그림 3.2.54. 순환골재 치환률에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (S3 시리즈, ρ=0.0114) 581

그림 3.2.55. 순환골재 치환률에 따른 극한(최대)하중 비교 (S3 시리즈, ρ=0.0114) 581

그림 3.2.56. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝0%) 583

그림 3.2.57. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝0%) 583

그림 3.2.58. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝30%) 584

그림 3.2.59. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝30%) 584

그림 3.2.60. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교(RCA＝50%) 585

그림 3.2.61. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교(RCA＝50%) 585

그림 3.2.62. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝100%) 586

그림 3.2.63. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝100%) 586

그림 3.2.64. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝0%) 587

그림 3.2.65. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝0%) 587

그림 3.2.66. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝30%) 588

그림 3.2.67. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝30%) 588

그림 3.2.68. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝50%) 589

그림 3.2.69. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝50%) 589

그림 3.2.70. 철근비에 따른 하중-처짐 곡선 비교 (RCA＝100%) 590

그림 3.2.71. 철근비에 따른 극한(최대)하중 비교 (RCA＝100%) 590

그림 3.2.72. 순환골재 치환률에 따른 모멘트-곡률 곡선 비교 592

그림 3.2.73. 순환골재 치환률에 따른 측정값 비교 593

그림 3.2.74. 철근비에 따른 모멘트-곡률 곡선 비교 595

그림 3.2.75. 순환골재 치환률에 따른 단면 변형률 분포 특성 비교 598

그림 3.2.76. 철근비에 따른 단면 변형률 분포 특성 비교 600

그림 3.2.77. 극한한계상태 단면 해석을 위한 등가사각응력블록 602

그림 3.2.78. 측정 휨강도 vs 예측 휨강도(콘크리트구조기준(2012)) 604

그림 3.2.79. 측정 휨강도 vs 예측 휨강도(도로교설계기준(2012), αcc＝0.85)(이미지참조) 604

그림 3.2.80. 측정 휨강도 vs 예측 휨강도(도로교설계기준(2012), αcc＝1.00)(이미지참조) 605

그림 3.2.81. 모멘트-곡률 관계 해석절차(한계상태설계법) 606

그림 3.2.82. 휨균열 발생 전의 응력 분포 상태와 환산 단면 607

그림 3.2.83. p-r 곡선을 이용한 휨부재의 단면 해석 608

그림 3.2.84. 한계상태설계법에 의한 모멘트-곡률 관계 비교곡선(R000 Series) 611

그림 3.2.85. 한계상태설계법에 의한 모멘트-곡률 관계 비교곡선(R030 Series) 612

그림 3.2.86. 한계상태설계법에 의한 모멘트-곡률 관계 비교곡선(R050 Series) 613

그림 3.2.87. 한계상태설계법에 의한 모멘트-곡률 관계 비교곡선(R100 Series) 614

그림 3.2.88. JIS에 의한 순환골재의 흡수율과 절건밀도와의 상관관계 615

그림 3.2.89. 국내 콘크리트용 순환골재 개정 과정 620

그림 3.2.90. KS F 2527의 콘크리트용 골재의 통합 내용 621

그림 5.1.1. 플랜트 시설공사의 기계 기초물 642

그림 5.1.2. 콘크리트 2차제품 활용 분야 643