초록
본 연구에서는 셰일 골재의 콘크리트용 굵은골재로의 활용을 위한 성능개선 방안으로 발수제와 폴리머를 사용하여 셰일 골재를 코팅하였으며, 코팅방법에 따른 밀도, 흡수율, 마모율, 안정성 등 물리적 특성을 평가하였다. 또한, 성능개선 효과를 검토하기 위하여 셰일 골재의 치환율을 변화시켜 제조한 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트의 특성과 재령별 압축강도, 휨강도 및 동결융해 저항성을 평가하였다. 실험결과, 골재의 절대건조밀도는 모든 골재에서 콘크리트용 굵은 골재의 밀도 사용기준인 $2.50g/cm^3$이상을 만족하는 것으로 나타났으며, 발수제 코팅에 의한 셰일 골재는 성능개선 전 셰일 골재와 비교하여 약 50%의 흡수율을 감소시키는 것으로 나타났다. 마모율은 폴리머 코팅에 의한 경우 성능개선 전과 비교하여 최대 13.0%의 마모율 감소를 나타내었으며, 안정성은 모든 골재에서 콘크리트용 굵은 골재 사용기준인 12% 이하를 만족하였다. 발수제에 의한 성능개선 셰일 골재의 슬럼프는 성능개선 전의 셰일 골재보다 약 20~30mm 높게 나타났으며, 공기량은 발수제를 코팅한 셰일 골재의 경우 코팅하지 않은 셰일 골재보다 약 1.0%의 공기량 증가를 나타내었다. 폴리머 코팅 셰일 골재의 재령 28일 압축강도는 Plain 골재를 사용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 압축강도는 RS(F) 95.7%, BS(F) 90.0%로 나타났으며, 휨강도는 RS(F) 98.0%, BS(F) 92.0%의 수준으로 나타났다. 또한, 폴리머로 코팅된 셰일 골재를 사용한 콘크리트의 300 cycle 동결융해 후 상대동탄성계수는 RS(F)와 BS(F)에서 91%와 88%로 나타나 코팅에 의한 셰일골재의 성능개선은 동결융해 반복에 따른 내구성능 증진에도 효과가 있는 것으로 나타났다.
In this study, with the aim of improving the performance of shale to allow for its use as coarse aggregate for concrete, we coated shale aggregates with water repellents and polymers and evaluated their physical properties such as density, water absorption rate, wear rate, and stability depending on the coating method. In addition, the effects of the performance improvement were evaluated by assessing the properties of fresh concrete produced by varying the shale substitution ratio, as well as the compressive strength, flexural strength, and freeze-thaw resistance according to curing ages. The test results revealed that the absolute dry densities of all coated aggregates satisfied the standard density for coarse aggregates for concrete(>$2.50g/cm^3$),and the absorption rate of the shale aggregate coated with water repellent decreased by about 50% compared with that of uncoated shale. The wear rate of the polymer-coated shale decreased by up to 13.0% compared with that of uncoated shale. All coated aggregates satisfied the stability standard for coarse aggregates for concrete(${\leq}12$). The water repellent-induced performance improvement decreased the shale aggregates' slump by about 20~30mm compared with that of the uncoated shale aggregates, and the air content of the repellent-coated shale aggregate increased by up to 0.9% compared with that of the uncoated shale aggregate. The compressive strength of the polymer-coated shale aggregates at a curing age of 28 days was RS(F) 95.7% and BS(F) 90.0%, and the flexural strength was RS(F) 98.0 % and BS(F) 92.0% of the corresponding values of concretes produced using plain aggregates. Furthermore, the concrete using polymer-coated shale aggregates showed a dynamic modulus of elasticity of RS(F) 91% and BS(F) 88% after 300 freeze-thaw cycles, thus demonstrating improved freeze-thaw durability.
