순환골재 콘크리트 물리적 특성 및 품질관리

왜 배우는가: 순환골재 콘크리트는 건설폐기물 재활용과 천연골재 보전을 함께 다루는 주제이므로 골재 품질관리의 기본 개념으로 쓰인다. 같은 주제가 여러 교시에 걸쳐 반복해 출제되므로 정의와 원리를 정확히 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제136회 2교시 1번, 제130회 4교시 6번, 제102회 2교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

순환골재 콘크리트는 건설폐기물을 처리해 얻은 순환골재를 천연골재 대신 일부 또는 전부 쓴 콘크리트이다.

답안 첫 줄에는 위 정의를 쓰고, 이어서 다음 키워드를 함께 제시한다.

• 순환골재(구 재생골재): 건설폐기물을 파쇄·선별 등으로 처리해 얻은 골재이다.
• 부착 모르타르: 순환골재 표면에 남아 있는 옛 시멘트 모르타르이다.
• 흡수율: 골재가 내부 공극에 흡수하는 물의 비율이다.
• 치환율: 전체 골재량 가운데 순환골재가 차지하는 비율이다.
• 공극: 골재 입자 내부와 표면에 있는 빈 공간이다.
• 이물질: 목재, 플라스틱, 석고처럼 콘크리트 원료가 아닌 물질이다.
• 품질관리: 골재 시험과 기준 적합성 확인을 생산에서 타설까지 이어 관리하는 활동이다.

2. 개념 풀이

순환골재 콘크리트는 KS F 2573 콘크리트용 순환골재 기준에 적합한 순환골재를 천연골재 대신 혼합하여 제조한 콘크리트이다. 이때 순환골재는 KS F 2573 적합 여부를 먼저 충족해야 한다. 즉 순환골재 콘크리트의 품질은 콘크리트 배합뿐 아니라 골재 품질의 적합성에 좌우된다.

원리는 순환골재 입자의 출처에서 나온다. 순환골재 입자는 원래 콘크리트 조각이므로 표면에 옛 시멘트 모르타르가 붙어 있다. 이 부착 모르타르는 다공질이어서 물을 많이 흡수한다. 그 결과 순환골재는 같은 입도의 천연골재보다 흡수율이 높고 밀도는 낮다. 이 차이가 배합수의 변화와 강도 및 내구성 저하로 이어진다. 이 원리는 입도가 같더라도 입자 표면의 상태가 달라 입도 시험만으로는 품질 차이를 설명하기 어렵다는 점에서도 드러난다. 그래서 흡수율과 밀도 시험을 별도로 수행한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 모세관 흡수: 가는 공극을 따라 물이 스며드는 현상이다. 부착 모르타르의 공극을 따라 이동한 물이 순환골재 내부에 머문다.
• 투수성: 물이 골재와 콘크리트 내부를 통과하는 성질이다. 투수성이 커지면 내구성 저하가 빨라진다.
• 흡수 보정: 골재가 흡수할 물을 배합수에 미리 더해 주는 계산이다. 이를 하지 않으면 유효 배합수가 줄어든다.

치환율이 커질수록 흡수수량이 늘어나고 공극도 커지므로 강도가 낮아지기 쉽다. 다만 치환율이 낮은 범위에서는 품질 차이가 작아 사용 범위를 정하는 기준이 된다. 흡수율 시험값을 배합에 반영하는 것이 출발점이다. 순환골재의 성능은 흡수율, 밀도, 입도, 이물질 함유량이 함께 결정하므로 한 가지 값만으로 판단하지 않는다.

3. 등장 배경과 필요성

건설 활동에서 발생하는 콘크리트 폐기물이 늘면서 매립에 따른 부지 부담과 환경 영향이 커졌다. 폐기물을 골재로 되돌려 쓰는 방식은 이 문제를 자원순환의 관점에서 함께 풀어 주는 수단이다. 한편 천연골재는 채취할 수 있는 하천과 산지가 제한되어 있어 대체 골재의 필요성도 커졌다. 두 흐름이 겹쳐 순환골재를 콘크리트에 쓰는 기술이 등장했다.

필요성은 세 가지로 정리된다.

• 자원순환: 건설폐기물을 골재로 되돌려 천연자원의 소비를 줄인다.
• 환경 부담 완화: 골재 채취에 따른 산림과 하천의 훼손, 매립에 따른 부담을 함께 줄인다.
• 제도적 요구: 순환골재의 사용을 권장하거나 의무화하는 제도가 생기면서 품질을 보증하는 체계가 필요해졌다.

순환골재는 콘크리트 제품에도 쓸 수 있다. 콘크리트 벽돌처럼 잔골재와 시멘트를 혼합해 성형하는 제품은 골재를 많이 쓰므로 순환골재를 사용할 수 있는 품목이 다양하다. 제품마다 골재 품질 요구가 달라 순환골재도 해당 제품의 KS 품질기준에 적합한 것을 쓰도록 한다. 즉 순환골재의 사용은 용도별 품질 기준을 충족하는지에서 시작한다.